2.Redis

2.1.介绍

2.1.1.Redis和NoSQL

• Redis是用C语言开发的一个开源的高性能键值对（key-value）数据库，官方提供测试数据，50个并发执行100000个请求,读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s ，且Redis通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的存储需求，目前为止Redis支持的键值数据类型如下：
  1. 字符串类型 string
  2. 哈希类型 hash
  3. 列表类型 list
  4. 集合类型 set
  5. 有序集合类型 sortedset
• redis的应用场景
  • 缓存（数据查询、短连接、新闻内容、商品内容等等）
  • 聊天室的在线好友列表
  • 任务队列。（秒杀、抢购、12306等等）
  • 应用排行榜
  • 网站访问统计
  • 数据过期处理（可以精确到毫秒)
  • 分布式集群架构中的session分离
• NoSQL(NoSQL = Not Only SQL)，意即“不仅仅是SQL”，是一项全新的数据库理念，泛指非关系型的数据库。
  • 随着互联网web2.0网站的兴起，传统的关系数据库在应付web2.0网站，特别是超大规模和高并发的SNS类型的web2.0纯动态网站已经显得力不从心，暴露了很多难以克服的问题，而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。NoSQL数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是大数据应用难题。
• NoSQL和关系型数据库比较
  • 优点：
    1. 成本：nosql数据库简单易部署，基本都是开源软件，不需要像使用oracle那样花费大量成本购买使用，相比关系型数据库价格便宜。
    2. 查询速度：nosql数据库将数据存储于缓存之中，关系型数据库将数据存储在硬盘中，自然查询速度远不及nosql数据库。
    3. 存储数据的格式：nosql的存储格式是key,value形式、文档形式、图片形式等等，所以可以存储基础类型以及对象或者是集合等各种格式，而数据库则只支持基础类型。
    4. 扩展性：关系型数据库有类似join这样的多表查询机制的限制导致扩展很艰难。
  • 缺点：
    1. 维护的工具和资料有限，因为nosql是属于新的技术，不能和关系型数据库10几年的技术同日而语。
    2. 不提供对sql的支持，如果不支持sql这样的工业标准，将产生一定用户的学习和使用成本。
    3. 不提供关系型数据库对事务的处理。

2.1.2.非关系型数据库与关系型数据库

• 非关系型数据库的优势
  1. 性能NOSQL是基于键值对的，可以想象成表中的主键和值的对应关系，而且不需要经过SQL层的解析，所以性能非常高。
  2. 可扩展性同样也是因为基于键值对，数据之间没有耦合性，所以非常容易水平扩展。
• 关系型数据库的优势：
  1. 复杂查询可以用SQL语句方便的在一个表以及多个表之间做非常复杂的数据查询。
  2. 事务支持使得对于安全性能很高的数据访问要求得以实现。对于这两类数据库，对方的优势就是自己的弱势，反之亦然。
• 总结
  • 关系型数据库与NoSQL数据库并非对立而是互补的关系，即通常情况下使用关系型数据库，在适合使用NoSQL的时候使用NoSQL数据库，让NoSQL数据库对关系型数据库的不足进行弥补。一般会将数据存储在关系型数据库中，在nosql数据库中备份存储关系型数据库的数据

2.1.3.主流的NOSQL产品

• 键值(Key-Value)存储数据库
  • 相关产品： Tokyo Cabinet/Tyrant、Redis、Voldemort、Berkeley DB
  • 典型应用： 内容缓存，主要用于处理大量数据的高访问负载。
  • 数据模型： 一系列键值对
  • 优势： 快速查询
  • 劣势： 存储的数据缺少结构化
• 列存储数据库
  • 相关产品：Cassandra, HBase, Riak
  • 典型应用：分布式的文件系统
  • 数据模型：以列簇式存储，将同一列数据存在一起
  • 优势：查找速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展
  • 劣势：功能相对局限
• 文档型数据库
  • 相关产品：CouchDB、MongoDB
  • 典型应用：Web应用（与Key-Value类似，Value是结构化的）
  • 数据模型： 一系列键值对
  • 优势：数据结构要求不严格
  • 劣势： 查询性能不高，而且缺乏统一的查询语法
• 图形(Graph)数据库
  • 相关数据库：Neo4J、InfoGrid、Infinite Graph
  • 典型应用：社交网络
  • 数据模型：图结构
  • 优势：利用图结构相关算法。
  • 劣势：需要对整个图做计算才能得出结果，不容易做分布式的集群方案。

2.2.Redis的使用

2.2.1.下载安装

1. 官网：https://redis.io
2. 中文网：http://www.redis.net.cn/
3. 解压直接可以使用：
   • redis.windows.conf：配置文件
   • redis-cli.exe：redis的客户端
   • redis-server.exe：redis服务器端
4. 配置文件的常见配置

   # 是否以守护进程的方式运行（可以看做是后台运行的方式），在windows上面不支持，这个配置不影响使用
   daemonize yes
   # 客户端连接的超时时间，如果客户端300秒以后都没有请求发送到服务器（客户端闲置了300秒以后） 服务器就会主动断开与客户端的连接
   timeout 300
   #  端口号，一般不更改
   port 6379
   # 127.0.0.1 本地回环，当前redis服务器就只运行我们本地去连接，如果需要连接远程的服务器，远程的服务器应该把这个值改了，改成 0.0.0.0 (意思是说运行所有的IP连接该服务器)
   bind 127.0.0.1
   # 日志级别 级别为verbose，默认级别有：verbose| notice|debug|warning
   loglevel verbose
   # 这个是指数据库的数量，这个是指单机环境，如果是集群，则没这个概念
   databases 16
   # 指定密码 假如把这个注释了，那么就不需要密码
   # 输入密码 auth password
   requirepass foobared
   

2.2.2.命令操作

1. redis的数据结构：

   • redis存储的是：key,value格式的数据，其中key都是字符串，value有5种不同的数据结构
     1. 字符串类型：string
     2. 哈希类型 hash：map格式
     3. 列表类型 list：linkedlist格式。支持重复元素
     4. 集合类型 set：不允许重复元素
     5. 有序集合类型 sortedset：不允许重复元素，且元素有顺序

2. 数据库以及key操作

   • redis共有16个数据库，只需要输入序号即可。

     # 选择数据库
     select index(0~15)
     
     # 删库
     flushall (删除所有的库)
     flushdb  (删除当前的数据库的所有数据)
     

   • key操作

     # 查询所有的键
     keys *
     
     # 获取键对应的value的类型
     type key
     
     # 删除key-value键值对
     del key
     

3. 字符串类型(string或数字)

   • value值为一个string类型或者数字类型

   # 存储数据
   set key value
   
   # 获取value的值
   get key
   
   # 检查key是否存在
   exists key
   
   # 对应的value(必须是整型)+1
   incr key
   
   # 对应的value数值加指定数值increment
   incrby key increment
   
   # 经过second秒以后key-value过期消失
   setex key seconds value 
   
   # 不存在的时候再去赋值(不会覆盖)
   setnx key value
   

4. 哈希类型 hash

   • value值为一个二维hash表，hash表里每个单元的数据存储为 field-value

   # 将哈希表key中的域field的值设为value 。
   # 如果key不存在，⼀个新的哈希表被创建并进⾏hset操作。
   # 如果域field已经存在于哈希表中，旧值将被覆盖。
   hset key field value
   
   # 返回哈希表key中给定域field的值。如果不存在，返回nil
   hget key field
   
   # 查看哈希表key中，给定域field是否存在。
   hexsits key field
   
   # 返回哈希表key中，所有的域和值。
   # 在返回值⾥，紧跟每个域名(field name)之后是域的值(value)，所以返回值的⻓度是哈希表⼤⼩的两倍。
   hgetall key
   
   # 返回哈希表key中的所有值。
   hkeys key
   
   # 返回哈希表key 中值的数量。
   hlen key
   
   # 返回哈希表key中所有域的值。
   hvals key
   
   # 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 increment 。增量也可以为负数，相当于对给定域进⾏减法操作。
   # 如果 key 不存在，⼀个新的哈希表被创建并执⾏ HINCRBY 命令。如果域 field 不存在，那么在执⾏命令前，域的值被初始化为 0 。
   # 对⼀个储存字符串值的域 field 执⾏ HINCRBY 命令将造成⼀个错误。
   # 本操作的值被限制在 64 位(bit)有符号数字表示之内。
   hincrby key field increment
   
   # 返回哈希表key中，⼀个或多个给定域的值。如果给定的域不存在于哈希表，那么返回⼀个nil值。
   # 不存在的key被当作⼀个空哈希表来处理，所以对⼀个不存在的key进⾏hmget操作将返回⼀个只带有nil值的表。
   hmget key field [field ...]
   
   # 同时将多个field-value(域-值)对设置到哈希表key中。此命令会覆盖哈希表中已存在的域。
   # 如果key不存在，⼀个空哈希表被创建并执⾏hmset操作。
   hmset key field value [field value ...]
   
   # 将哈希表key中的域field的值设置为value，当且仅当域field不存在。若域field已经存在，该操作⽆效。
   # 如果 key 不存在，⼀个新哈希表被创建并执⾏hsetnx命令。
   hsetnx key field value
   

5. 列表类型 list

   • value为一个list类型，链表结构，最大包含4294967295个元素，其每个单元中的数据存储为 index-value
   • l命令为对队首做出某种操作，r命令为对队尾做出某种操作

   # 添加元素放在队首，如果key存在，那么继续添加，不存在就创建
   # 添加的元素有序，依次放入队首
   lpush key value [value...]
   # 队尾
   rpush key value [value...]
   
   # 返回队首元素并删除
   lpop key
   # 队尾
   rpop key
   
   # 返回当前的list列表的⻓度
   llen key
   
   # 返回list指定index下标的元素。没有返回nil，0表示队首的元素
   lindex key index
   
   # 插⼊的位置按index的顺序，before注意index的值,pivot是已存在的序号
   linsert key before/after pivot value
   
   # 如果list存在再添加到队首
   lpushx key value
   
   # 查看从start到stop的范围内的值。
   # 输入的index是从0开始，显示的标号从1开始，不知道长度的情况下结尾可以写为-1
   lrange key start stop 
   
   # 删除list⾥前count个与value相同的元素
   lremove key count value 
   
   # 设置(修改)指定的位置的元素的值，index是从0开始，显示的标号是从1开始的。
   lset key index value
   

6. 集合类型 set

   • 无序集合，不允许重复元素
   • 因为其维护的是一个类似栈一样的结构，所以该栈是直接与key对应的，不需要单元内的键值对形式

   # 将⼀个或多个member元素加⼊到集合key当中，已经存在于集合的member元素将被忽略。
   # 假如key不存在，则创建⼀个只包含member元素作成员的集合。
   # 当key不是集合类型时，返回⼀个错误。
   sadd key member [member ...]
   
   # 返回集合 key 中的所有成员。不存在的key被视为空集合。
   smembers key
   
   # 判断member元素是否集合key的成员。
   sismember key member
   
   # 返回集合key的基数(集合中元素的数量)。
   scard key
   
   # 移除并返回集合中的⼀个随机元素。
   # 如果只想获取⼀个随机元素，但不想该元素从集合中被移除的话，可以使⽤srandmember命令。
   spop key
   
   # 如果命令执⾏时，只提供了key参数，那么返回集合中的⼀个随机元素。随机打印count个元素（不删除）
   srandmember key [count]
   
   # 返回⼀个集合的全部成员，该集合是所有给定集合的交集。不存在的 key 被视为空集
   sinter key [key ...]
   
   
   # 类似于sinter命令，不同之处是将结果保存到destination集合。
   # 如果destination集合已经存在，则将其覆盖。
   sinterstore destination key [key ...]
   
   # 返回⼀个集合的全部成员，该集合是所有给定集合的并集。不存在的 key 被视为空集。
   sunion key [key ...]
   
   # 这个命令类似于sunion命令，但它将结果保存到destination集合，⽽不是简单地返回结果集。
   # 如果destination已经存在，则将其覆盖。
   sunionstore destination key [key ...]
   
   # 返回⼀个集合的全部成员，该集合是所有给定集合之间的差集。不存在的 key 被视为空集。
   sdiff key [key ...]
   
   # 这个命令的作⽤和sdiff类似，不同之处是将结果保存到destination集合。
   # 如果destination集合已经存在，则将其覆盖。destination可以是 key 本身
   sdiffstore destination key [key ...]
   
   # 将member元素从source集合移动到destination集合。somve是原⼦性操作。
   smove source destination member
   
   # 移除集合key中的⼀个或多个member元素，不存在的member元素会被忽略。当key不是集合类型，返回⼀个错误。
   srem key member [member ...]
   

7. 有序集合类型 sortedset

   • 不允许重复元素，且元素有顺序，每个元素都会关联一个double类型的值。redis通过double值来为集合中的成员进行从小到大的排序。
   • 每个单元按 member-score 键值对来存储，其中member是string类型，score是小数类型。

     # 将⼀个或多个member元素及其score值加⼊到有序集 key 当中。
     zadd key score member [[score member] [score member] ...]
     
     # 返回有序集key的基数。
     zcard key
     
     # 返回有序集key中，成员member的score值。
     # 如果member元素不是有序集key的成员，或key不存在，返回nil。
     zscore key member
     
     # 返回有序集key中， score值在min和max之间(默认包括score值等于min或max)的成员的数量。
     # 关于参数min和max的详细使⽤⽅法，请参考zrangebyscore命令。
     zcount key min max
     
     # 为有序集key的成员member的score值加上增量increment。
     zincrby key increment member
     
     # 返回有序集key中，指定区间内的成员。其中成员的位置按score值递增(从⼩到⼤)来排序。
     # 具有相同score值的成员按字典序(lexicographical order)来排列。
     zrange key start stop [withscores]
     
     # 返回有序集key中，所有score值介于min和max之间(包括等于min或max)的成员。有序集成员按score值递增(从⼩到⼤)次序排列。
     # 根据指定的分值范围去查找
     zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]
     
     # 返回有序集key中成员member的排名。其中有序集成员按score值递增(从⼩到⼤)顺序排列。
     zrank key member
     
     # 返回有序集key中，指定区间内的成员。其中成员的位置按score值递减(从⼤到⼩)来排列。
     # 具有相同score值的成员按字典序的逆序(reverse lexicographical order)排列。
     zrevange key start stop [withscores]
     
     # 返回有序集 key 中，指定区间内的成员。
     zrevangebyscore key start stop [withscores]
     
     # 返回有序集key中成员member的排名。其中有序集成员按score值递减(从⼤到⼩)排序。
     # 排名以0为底，也就是说，score值最⼤的成员排名为0。
     # 使⽤zrank命令可以获得成员按score值递增(从⼩到⼤)排列的排名。
     zrank key member
     
     # 移除有序集key中的⼀个或多个成员，不存在的成员将被忽略。当key存在但不是有序集类型时，返回⼀个错误。
     zrem key member [member ...]
     
     # 移除有序集key中，指定排名(rank)区间内的所有成员。区间分别以下标参数start和stop指出，包含start和stop在内。
     zremrangebyrank key start stop
     
     # 移除有序集key中，所有score值介于 min 和 max 之间(包括等于min或max)的成员。
     zremrangebyscore key min max
     

2.2.4.持久化

1. redis是一个内存数据库，当redis服务器重启，获取电脑重启，数据会丢失，我们可以将redis内存中的数据持久化保存到硬盘的文件中。
2. redis持久化机制：
   • RDB：默认方式，不需要进行配置，默认就使用这种机制
     • RDB这种持久化方式是以快照的方式保存数据，保存某一个时间点的Redis里面的内存的分配情况，并把它写到磁盘。

   redis.window.conf 配置文件
   
   # save <seconds> <changes>
   save 900 1
   save 300 10
   save 60 10000
   
   # The Append Only File will also be created inside this directory.
   # 持久化文件的路径，./表示当前路径
   dir ./
   
   # 表示持久化文件的名字
   dbfilename dump.rdb
   
   # 如果触发了持久化，那么会生成一个dump.rdb的文件，文件会保存在我们dir配置指定的位置
   # 如果不正常的关闭redis服务器，内存中的数据就丢失了，但是如果再次去启动redis服务器，redis会从我们配置的指定位置去读取dump.rdb文件里面的数据，并加载到内存，这样就做到了数据恢复
   

   • AOF：Append only file：
     • 日志记录的方式，可以记录每一条命令的操作。可以每一次命令操作后，持久化数据
       • AOF这种持久化的方式是通过记录写操作的命令来实现的。以追加日志的形式，也就是说每次持久化不是保存所有的数据，而是根据自己配置的策略去对部分写命令记录下来，然后保存在指定的文件中，恢复的时候重新写入命令即可。

     redis.window.conf 配置文件
     
     
     # 表示是否把AOF开启，yes表示开启，no表示关闭
     appendonly no
     
     # 文件的名字，一般不建议修改
     appendfilename "appendonly.aof"
     
     # 持久化的策略配置
     # 表示在收到一条写命令之后，立刻把命令记录到文件里面
     # appendfsync always
     
     # 表示每秒记录一次
     appendfsync everysec
     
     # 表示不记录
     # appendfsync no
     

2.3.Java客户端 Jedis

2.3.1.Jedis介绍

• Jedis: 一款java操作redis数据库的工具.
• 使用步骤：
  1. 下载jedis的jar包
  2. 使用

  //1. 获取连接
  Jedis jedis = new Jedis("localhost",6379);
  //2. 操作
  jedis.select(1);  //选择数据库
  jedis.set("username","zhangsan");
  //3. 关闭连接
  jedis.close();
  

2.3.2.Jedis操作各种redis中的数据结构

• 字符串类型 string

  /*
  	get
  	set
  	setex
  */
  
  //1. 获取连接
  Jedis jedis = new Jedis();//如果使用空参构造，默认值 "localhost",6379端口
  
  //2. 操作
  //存储
  jedis.set("username","zhangsan");
  //获取
  String username = jedis.get("username");
  System.out.println(username);
  //可以使用setex()方法存储可以指定过期时间的 key value
  jedis.setex("activecode",20,"hehe");//将activecode：hehe键值对存入redis，并且20秒后自动删除该键值对
  
  //3. 关闭连接
  jedis.close();
  

• 哈希类型 hash：map格式

  /*
      hset
      hget
      hgetAll
  */
  
  //1. 获取连接
  Jedis jedis = new Jedis();//如果使用空参构造，默认值 "localhost",6379端口
  
  //2. 操作
  // 存储hash
  jedis.hset("user","name","lisi");
  jedis.hset("user","age","23");
  jedis.hset("user","gender","female");
  
  // 获取hash
  String name = jedis.hget("user", "name");
  System.out.println(name);
  // 获取hash的所有map中的数据
  Map<String, String> user = jedis.hgetAll("user");
  // keyset
  Set<String> keySet = user.keySet();
  for (String key : keySet) {
      //获取value
      String value = user.get(key);
      System.out.println(key + ":" + value);
  }
  
  //3. 关闭连接
  jedis.close();	
  

• 列表类型 list ： linkedlist格式。支持重复元素

  /*
      lpush / rpush
      lpop / rpop
      lrange start end : 范围获取
  */
  
  //1. 获取连接
  Jedis jedis = new Jedis();//如果使用空参构造，默认值 "localhost",6379端口
  //2. 操作
  // list 存储
  jedis.lpush("mylist","a","b","c");//从左边存
  jedis.rpush("mylist","a","b","c");//从右边存
  
  // list 范围获取
  List<String> mylist = jedis.lrange("mylist", 0, -1);
  System.out.println(mylist);
  
  // list 弹出
  String element1 = jedis.lpop("mylist");//c
  System.out.println(element1);
  
  String element2 = jedis.rpop("mylist");//c
  System.out.println(element2);
  
  // list 范围获取
  List<String> mylist2 = jedis.lrange("mylist", 0, -1);
  System.out.println(mylist2);
  
  //3. 关闭连接
  jedis.close();
  

• 集合类型 set：不允许重复元素

  /*
  	sadd
  	smembers:获取所有元素
  */
  
  
  //1. 获取连接
  Jedis jedis = new Jedis();//如果使用空参构造，默认值 "localhost",6379端口
  //2. 操作
  // set 存储
  jedis.sadd("myset","java","php","c++");
  // set 获取
  Set<String> myset = jedis.smembers("myset");
  System.out.println(myset);
  
  //3. 关闭连接
  jedis.close();
  

• 有序集合类型 sortedset：不允许重复元素，且元素有顺序

  /*
  	zadd
  	zrange
  */
  
  //1. 获取连接
  Jedis jedis = new Jedis();//如果使用空参构造，默认值 "localhost",6379端口
  //2. 操作
  // sortedset 存储
  jedis.zadd("mysortedset",3,"亚瑟");
  jedis.zadd("mysortedset",30,"后裔");
  jedis.zadd("mysortedset",55,"孙悟空");
  
  // sortedset 获取
  Set<String> mysortedset = jedis.zrange("mysortedset", 0, -1);
  
  System.out.println(mysortedset);
  
  //3. 关闭连接
  jedis.close();
  

2.4.jedis连接池： JedisPool

• JedisPool的使用

1. 创建JedisPool连接池对象
2. 调用方法 getResource()方法获取Jedis连接
//0.创建一个配置对象
JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
config.setMaxTotal(50);
config.setMaxIdle(10);
//1.创建Jedis连接池对象
JedisPool jedisPool = new JedisPool(config,"localhost",6379);

//2.获取连接
Jedis jedis = jedisPool.getResource();
//3. 使用
jedis.set("hehe","heihei");
//4. 关闭 归还到连接池中
jedis.close();


// 连接池工具类
public class JedisPoolUtils {

    private static JedisPool jedisPool;

    static{
        //读取配置文件
        InputStream is = JedisPoolUtils.class.getClassLoader().getResourceAsStream("jedis.properties");
        //创建Properties对象
        Properties pro = new Properties();

        //关联文件
        try {
            pro.load(is);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //获取数据，设置到JedisPoolConfig中
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        config.setMaxTotal(Integer.parseInt(pro.getProperty("maxTotal")));
        config.setMaxIdle(Integer.parseInt(pro.getProperty("maxIdle")));

        //初始化JedisPool
        jedisPool = new JedisPool(config,pro.getProperty("host"),Integer.parseInt(pro.getProperty("port")));

    }

    /**
    * 获取连接方法
    */
    public static Jedis getJedis(){
        return jedisPool.getResource();
    }
}