什麼是Redis
Redis(Remote Dictionary Server) 是一個使用 C 語言編寫的，開源的(BSD許可)高性能非關系型(NoSQL)的鍵值對資料庫。
Redis 可以存儲鍵和五種不同類型的值之間的映射。鍵的類型隻能為字元串，值支援五種資料類型：字元串、清單、集合、散清單、有序集合。
與傳統資料庫不同的是 Redis 的資料是存在記憶體中的，是以讀寫速度非常快，是以 redis 被廣泛應用于緩存方向，每秒可以處理超過 10萬次讀寫操作，是已知性能最快的Key-Value DB。另外，Redis 也經常用來做分布式鎖。除此之外，Redis 支援事務 、持久化、LUA腳本、LRU驅動事件、多種叢集方案。
Redis有哪些優缺點
優點
- 讀寫性能優異， Redis能讀的速度是110000次/s，寫的速度是81000次/s。
- 支援資料持久化，支援AOF和RDB兩種持久化方式。
- 支援事務，Redis的所有操作都是原子性的，同時Redis還支援對幾個操作合并後的原子性執行。
- 資料結構豐富，除了支援string類型的value外還支援hash、set、zset、list等資料結構。
- 支援主從複制，主機會自動将資料同步到從機，可以進行讀寫分離。
缺點
- 資料庫容量受到實體記憶體的限制，不能用作海量資料的高性能讀寫，是以Redis适合的場景主要局限在較小資料量的高性能操作和運算上。
- Redis 不具備自動容錯和恢複功能，主機從機的當機都會導緻前端部分讀寫請求失敗，需要等待機器重新開機或者手動切換前端的IP才能恢複。
- 主機當機，當機前有部分資料未能及時同步到從機，切換IP後還會引入資料不一緻的問題，降低了系統的可用性。
- Redis 較難支援線上擴容，在叢集容量達到上限時線上擴容會變得很複雜。為避免這一問題，運維人員在系統上線時必須確定有足夠的空間，這對資源造成了很大的浪費。
為什麼要用 Redis /為什麼要用緩存
主要從“高性能”和“高并發”這兩點來看待這個問題。
高性能：
假如使用者第一次通路資料庫中的某些資料。這個過程會比較慢，因為是從硬碟上讀取的。将該使用者通路的資料存在數緩存中，這樣下一次再通路這些資料的時候就可以直接從緩存中擷取了。操作緩存就是直接操作記憶體，是以速度相當快。如果資料庫中的對應資料改變的之後，同步改變緩存中相應的資料即可！
高并發：
直接操作緩存能夠承受的請求是遠遠大于直接通路資料庫的，是以我們可以考慮把資料庫中的部分資料轉移到緩存中去，這樣使用者的一部分請求會直接到緩存這裡而不用經過資料庫。
為什麼要用 Redis 而不用 map/guava 做緩存?
緩存分為本地緩存和分布式緩存。以 Java 為例，使用自帶的 map 或者 guava 實作的是本地緩存，最主要的特點是輕量以及快速，生命周期随着 jvm 的銷毀而結束，并且在多執行個體的情況下，每個執行個體都需要各自儲存一份緩存，緩存不具有一緻性。
使用 redis 或 memcached 之類的稱為分布式緩存，在多執行個體的情況下，各執行個體共用一份緩存資料，緩存具有一緻性。缺點是需要保持 redis 或 memcached服務的高可用，整個程式架構上較為複雜。
Redis為什麼這麼快
1、完全基于記憶體，絕大部分請求是純粹的記憶體操作，非常快速。資料存在記憶體中，類似于 HashMap，HashMap 的優勢就是查找和操作的時間複雜度都是O(1)；
2、資料結構簡單，對資料操作也簡單，Redis 中的資料結構是專門進行設計的；
3、采用單線程，避免了不必要的上下文切換和競争條件，也不存在多程序或者多線程導緻的切換而消耗 CPU，不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現死鎖而導緻的性能消耗；
4、使用多路 I/O 複用模型，非阻塞 IO；
5、使用底層模型不同，它們之間底層實作方式以及與用戶端之間通信的應用協定不一樣，Redis 直接自己建構了 VM 機制 ，因為一般的系統調用系統函數的話，會浪費一定的時間去移動和請求；
資料類型
Redis有哪些資料類型
Redis主要有5種資料類型，包括String，List，Set，Zset，Hash，滿足大部分的使用要求
| 資料類型 | 可以存儲的值 | 操作 | 應用場景 |
|---|---|---|---|
| STRING | 字元串、整數或者浮點數 | 對整個字元串或者字元串的其中一部分執行操作 對整數和浮點數執行自增或者自減操作 | 做簡單的鍵值對緩存 |
| LIST | 清單 | 從兩端壓入或者彈出元素 對單個或者多個元素進行修剪， 隻保留一個範圍内的元素 | 存儲一些清單型的資料結構，類似粉絲清單、文章的評論清單之類的資料 |
| SET | 無序集合 | 添加、擷取、移除單個元素 檢查一個元素是否存在于集合中 計算交集、并集、差集 從集合裡面随機擷取元素 | 交集、并集、差集的操作，比如交集，可以把兩個人的粉絲清單整一個交集 |
| HASH | 包含鍵值對的無序散清單 | 添加、擷取、移除單個鍵值對 擷取所有鍵值對 檢查某個鍵是否存在 | 結構化的資料，比如一個對象 |
| ZSET | 有序集合 | 添加、擷取、删除元素 根據分值範圍或者成員來擷取元素 計算一個鍵的排名 | 去重但可以排序，如擷取排名前幾名的使用者 |
Redis的應用場景
總結一
計數器
可以對 String 進行自增自減運算，進而實作計數器功能。Redis 這種記憶體型資料庫的讀寫性能非常高，很适合存儲頻繁讀寫的計數量。
緩存
将熱點資料放到記憶體中，設定記憶體的最大使用量以及淘汰政策來保證緩存的命中率。
會話緩存
可以使用 Redis 來統一存儲多台應用伺服器的會話資訊。當應用伺服器不再存儲使用者的會話資訊，也就不再具有狀态，一個使用者可以請求任意一個應用伺服器，進而更容易實作高可用性以及可伸縮性。
全頁緩存(FPC)
除基本的會話token之外，Redis還提供很簡便的FPC平台。以Magento為例，Magento提供一個插件來使用Redis作為全頁緩存後端。此外，對WordPress的使用者來說，Pantheon有一個非常好的插件 wp-redis，這個插件能幫助你以最快速度加載你曾浏覽過的頁面。
查找表
例如 DNS 記錄就很适合使用 Redis 進行存儲。查找表和緩存類似，也是利用了 Redis 快速的查找特性。但是查找表的内容不能失效，而緩存的内容可以失效，因為緩存不作為可靠的資料來源。
消息隊列(釋出/訂閱功能)
List 是一個雙向連結清單，可以通過 lpush 和 rpop 寫入和讀取消息。不過最好使用 Kafka、RabbitMQ 等消息中間件。
分布式鎖實作
在分布式場景下，無法使用單機環境下的鎖來對多個節點上的程序進行同步。可以使用 Redis 自帶的 SETNX 指令實作分布式鎖，除此之外，還可以使用官方提供的 RedLock 分布式鎖實作。
其它
Set 可以實作交集、并集等操作，進而實作共同好友等功能。ZSet 可以實作有序性操作，進而實作排行榜等功能。
總結二
Redis相比其他緩存，有一個非常大的優勢，就是支援多種資料類型。
資料類型說明string字元串，最簡單的k-v存儲hashhash格式，value為field和value，适合ID-Detail這樣的場景。list簡單的list，順序清單，支援首位或者末尾插入資料set無序list，查找速度快，适合交集、并集、差集處理sorted set有序的set
其實，通過上面的資料類型的特性，基本就能想到合适的應用場景了。
string——适合最簡單的k-v存儲，類似于memcached的存儲結構，短信驗證碼，配置資訊等，就用這種類型來存儲。
hash——一般key為ID或者唯一标示，value對應的就是詳情了。如商品詳情，個人資訊詳情，新聞詳情等。
list——因為list是有序的，比較适合存儲一些有序且資料相對固定的資料。如省市區表、字典表等。因為list是有序的，适合根據寫入的時間來排序，如：最新的***，消息隊列等。
set——可以簡單的了解為ID-List的模式，如微網誌中一個人有哪些好友，set最牛的地方在于，可以對兩個set提供交集、并集、差集操作。例如：查找兩個人共同的好友等。
Sorted Set——是set的增強版本，增加了一個score參數，自動會根據score的值進行排序。比較适合類似于top 10等不根據插入的時間來排序的資料。
如上所述，雖然Redis不像關系資料庫那麼複雜的資料結構，但是，也能适合很多場景，比一般的緩存資料結構要多。了解每種資料結構适合的業務場景，不僅有利于提升開發效率，也能有效利用Redis的性能。
來源：https://blog.csdn.net/ThinkWon/article/details/103522351 - END - 本人的專欄已上線，歡迎訂閱
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