Redis是互联网技术领域应用非常广泛的存储中间件，它是remote dictionary service的简称，远程字典服务。

 

Redis 可以做什么？

Redis的业务应用范围非常广泛，让我们以掘金技术社区（juejin.im）的帖子模块为实例，梳理一下，Redis 可以用在哪些地方？

 

记录帖子的点赞数、评论数和点击数 (hash)。
记录用户的帖子 ID 列表 (排序)，便于快速显示用户的帖子列表 (zset)。
记录帖子的标题、摘要、作者和封面信息，用于列表页展示 (hash)。
记录帖子的点赞用户 ID 列表，评论 ID 列表，用于显示和去重计数 (zset)。
缓存近期热帖内容 (帖子内容空间占用比较大)，减少数据库压力 (hash)。
记录帖子的相关文章 ID，根据内容推荐相关帖子 (list)。
如果帖子 ID 是整数自增的，可以使用 Redis 来分配帖子 ID(计数器)。
收藏集和帖子之间的关系 (zset)。
记录热榜帖子 ID 列表，总热榜和分类热榜 (zset)。
缓存用户行为历史，进行恶意行为过滤 (zset,hash)。
 

Redis 基础数据结构
Redis 有 5 种基础数据结构，分别为：string (字符串)、list (列表)、set (集合)、hash (哈希) 和 zset (有序集合)。

 

string (字符串)
字符串 string 是 Redis 最简单的数据结构。Redis 所有的数据结构都是以唯一的 key 字符串作为名称，然后通过这个唯一 key 值来获取相应的 value 数据。不同类型的数据结构的差异就在于 value 的结构不一样。

Redis 的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于 Java 的 ArrayList

批量键值对：

过期和set命令扩展：
可以对 key 设置过期时间，到点自动删除，这个功能常用来控制缓存的失效时间。

 

混合使用：

计数，增or减：

 

list (列表)
Redis 的列表相当于 Java 语言里面的 LinkedList，注意它是链表而不是数组。这意味着 list 的插入和删除操作非常快，时间复杂度为 O(1)。

当列表弹出了最后一个元素之后，该数据结构自动被删除，内存被回收。

 

右边进左边出：队列

右边进右边出：栈

 

hash (字典)
Redis 的字典相当于 Java 语言里面的 HashMap，它是无序字典。内部实现结构上同 Java 的 HashMap 也是一致的，同样的数组 + 链表二维结构。第一维 hash 的数组位置碰撞时，就会将碰撞的元素使用链表串接起来。不同的是，Redis 的字典的值只能是字符串，另外它们 rehash 的方式不一样，因为 Java 的 HashMap 在字典很大时，rehash 是个耗时的操作，需要一次性全部 rehash。Redis 为了高性能，不能堵塞服务，所以采用了渐进式 rehash 策略。

有点奇怪，有时候会报错：那是因为book这个变量已经被使用了，通过type book即可知道

set (集合)
 

Redis 的集合相当于 Java 语言里面的 HashSet，它内部的键值对是无序的唯一的。它的内部实现相当于一个特殊的字典，字典中所有的 value 都是一个值NULL。

 

 

zset (有序集合)
zset 可能是 Redis 提供的最为特色的数据结构，它也是在面试中面试官最爱问的数据结构。它类似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的结合体，一方面它是一个 set，保证了内部 value 的唯一性，另一方面它可以给每个 value 赋予一个 score，代表这个 value 的排序权重。

 

zset 可以用来存粉丝列表，value 值是粉丝的用户 ID，score 是关注时间。我们可以对粉丝列表按关注时间进行排序。

zset 还可以用来存储学生的成绩，value 值是学生的 ID，score 是他的考试成绩。我们可以对成绩按分数进行排序就可以得到他的名次。

 

 

容器型数据结构的通用规则
list/set/hash/zset 这四种数据结构是容器型数据结构，它们共享下面两条通用规则：

create if not exists

如果容器不存在，那就创建一个，再进行操作。比如 rpush 操作刚开始是没有列表的，Redis 就会自动创建一个，然后再 rpush 进去新元素。

drop if no elements

如果容器里元素没有了，那么立即删除元素，释放内存。这意味着 lpop 操作到最后一个元素，列表就消失了。

过期时间
Redis 所有的数据结构都可以设置过期时间，时间到了，Redis 会自动删除相应的对象。需要注意的是过期是以对象为单位，比如一个 hash 结构的过期是整个 hash 对象的过期，而不是其中的某个子 key。

还有一个需要特别注意的地方是如果一个字符串已经设置了过期时间，然后你调用了 set 方法修改了它，它的过期时间会消失。

127.0.0.1:6379> set codehole yoyo
OK
127.0.0.1:6379> expire codehole 600
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl codehole
(integer) 597
127.0.0.1:6379> set codehole yoyo
OK
127.0.0.1:6379> ttl codehole
(integer) -1
 

千帆竞发 —— 分布式锁：
 

    分布式锁本质上要实现的目标就是在 Redis 里面占一个“茅坑”，当别的进程也要来占时，发现已经有人蹲在那里了，就只好放弃或者稍后再试。

    占坑一般是使用 setnx(set if not exists) 指令，只允许被一个客户端占坑。先来先占， 用完了，再调用 del 指令释放茅坑。

但是有个问题，如果逻辑执行到中间出现异常了，可能会导致 del 指令没有被调用，这样就会陷入死锁，锁永远得不到释放。

于是我们在拿到锁之后，再给锁加上一个过期时间，比如 5s，这样即使中间出现异常也可以保证 5 秒之后锁会自动释放。

   但是以上逻辑还有问题。如果在 setnx 和 expire 之间服务器进程突然挂掉了，可能是因为机器掉电或者是被人为杀掉的，就会导致 expire 得不到执行，也会造成死锁。

    为了治理这个乱象，Redis 2.8 版本中作者加入了 set 指令的扩展参数，使得 setnx 和 expire 指令可以一起执行，彻底解决了分布式锁的乱象。

 

上面这个指令就是 setnx 和 expire 组合在一起的原子指令，它就是分布式锁的奥义所在。