一.单线程+多路IO复用技术
Redis是单线程+多路IO复用技术。多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符（Socket）的就绪状态，比如调用 select 和 poll 函数，传入多个文件描述符，如果有一个文件描述符就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行（比如使用线程池）。
在学习操作系统过后，我们应该对如下概念有非常熟悉的对比。
串行 vs 多线程+锁（memcached） vs 单线程+多路IO复用 (Redis)
Redis 采用单线程+多路IO复用，支持多数据类型，支持持久化，其中单线程+多路IO复用如下图。
图中的 client 和 redis 的关系非常类似操作系统中的假脱机SPOOLING技术，让每个用户在它的视角是独占一台打印机，利用虚拟设备技术，发出打印请求后即可返回自己的进程去做别的事情。
二.Redis的常用指令
redis 默认16个数据库，类似数组下标从0开始，初始默认使用0号库。使用命令 select <dbid> 来切换数据库，如: select 8 。Redis 采用统一密码管理，即所有库同样密码。
查看当前数据库的key的数量 dbsize
清空当前库 flushdb
通杀全部库 flushall
redis常见数据类型操作命令官方文档 http://www.redis.cn/commands.html
键(key)
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
keys * | 查看当前库所有key (匹配：keys *1) |
exists key | 判断某个key是否存在 |
type key | 查看key是什么类型 |
del key | 删除指定的key数据 |
unlink key | 根据value选择非阻塞删除 |
expire key 10 | 为给定的key设置过期时间，单位为（秒） |
ttl key | 查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期 |
非阻塞删除：仅将 keys 从 keyspace 元数据中删除，真正的删除会在后续异步操作。而 del 是马上直接删除。
三.常用五大数据类型
1.字符串(string)
String是Redis最基本的类型，一个key对应一个value。一个Redis中字符串value最多可以是512M
String类型是二进制安全的。二进制安全即只要是字符串，都可以被二进制所存储。这意味着Redis的string可以包含任何数据，如jpg图片或者序列化的对象。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
set <key> <value> | 添加键值对 |
get <key> | 查询对应键值 |
append <key> <value> | 将给定的 追加到原值的末尾 |
strlen <key> | 获得值的长度 |
setnx <key> <value> | 只有在 key 不存在时，才能设置 key 的值 |
incr <key> | 将 key 中储存的数字值增1（只能对数字值操作，如果为空，新增值为1） |
decr <key> | 将 key 中储存的数字值减1（只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1） |
incrby/decrby <key> <步长> | 将 key 中储存的数字值增减，步长自定义。 |
执行set key value 指令时后面可以跟有修饰语句，来实现特点的功能。
| 描述 | |
|---|---|
| *NX | 数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库 |
| *XX | 当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥 |
| *EX | key的超时秒数 |
| *PX | key的超时毫秒数，与EX互斥 |
其中incr <key>指令具有原子性，原子操作不会被线程调度机制打断。这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。
（1）在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。
（2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。
Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程。
string类型也可以一条指令同时设置多个 key-value对。由于Redis的原子性，有一个设置失败则全部都设置失败。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
mset <key1> <value1> <key2> <value2> | 同时设置一个或多个 key-value 对 |
mget <key1> <key2> <key3> | 同时获取一个或多个 value |
msetnx <key1> <value1> <key2> <value2> | 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。 |
其他重要常用指令如下：
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
getrange <key> <起始位置> <结束位置> | 获得值的范围，类似java中的substring（前包，后包） |
setrange <key> <起始位置> <value> | 用覆写所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始） |
setex <key> <过期时间> <value> | 设置键值的同时，设置过期时间，单位（秒）。 |
getset <key> <value> | 以新换旧，设置了新值同时获得旧值。 |
2.列表(List)
列表用一个词概括就是单键多值，值在键在，值光键亡。Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。
列表的常用命令如下。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
lpush/rpush <key> <value1> <value2> <value3> .... | 从左边/右边插入一个或多个值 |
lpop/rpop <key> | 从左边/右边吐出一个值**（值在键在，值光键亡）** |
rpoplpush <key1> <key2> | 从列表右边吐出一个值，插到列表左边 |
getset <key> <value> | 以新换旧，设置了新值同时获得旧值。 |
lrange <key> <start> <stop>lrange <key> 0 -1 | 按照索引下标获得元素(从左到右) 0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有元素） |
lindex <key> <index> | 按照索引下标获得元素(从左到右) |
llen <key> | 获得列表长度 |
linsert <key> before <value> <newvalue> | 插入值，在的后面插入 |
lrem <key> <n> <value> | 从左边删除n个value(从左到右) |
lset <key> <index> <value> | 将列表key下标为index的值替换成value |
3.集合(Set)
Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。
Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。
常用命令如下。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
sadd <key> <value1> <value2> ..... | 将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略 |
smembers <key> | 取出该集合的所有值 |
sismember <key> <value> | 判断集合是否为含有该值，有1，没有0 |
scard <key> | 返回该集合的元素个数 |
srem <key> <value1> <value2> .... | 删除集合中的某个元素 |
spop <key> | 随机从该集合中弹出一个值，会从集合中删除 |
srandmember <key> <n> | 随机从该集合中取出n个值，不会从集合中删除 |
smove <source> <destination> <value> | 把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合 |
其他重要指令如下。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
sinter <key1> <key2> | 返回两个集合的交集元素 |
sunion <key1> <key2> | 返回两个集合的并集元素 |
sdiff <key1> <key2> | 返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的) |
4.哈希(Hash)
Redis hash 是一个存放键值对的集合，是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。类似Java里面的Map<String,Object>。
通过 key(用户ID) + field(用户属性) 就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题。
常用命令如下。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
hset <key> <field> <value> | 给集合中的 键赋值 |
hget <key1> <field> | 从集合取出 value |
hmset <key1> <field1> <value1> <field2> <value2>... | 批量设置hash的值 |
hexists <key1> <field> | 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在 |
hkeys <key> | 列出该hash集合的所有field |
hvals <key> | 列出该hash集合的所有value |
hincrby <key> <field> <increment> | 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 |
hsetnx <key> <field> <value> | 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value，当且仅当域 field 不存在时可以设置 |
5.有序集合(Zset,sorted set)
Redis有序集合 zset 与普通集合 set 非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。
不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分（score）,这个评分（score）被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复的 。
因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素。访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。
常用命令如下。
| 常用命令 | 说明 |
|---|---|
zadd <key> <score1> <value1> <score2> <value2> … | 将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中 |
zrange <key> <start> <stop> [WITHSCORES] | 返回有序集 key 中，下标在
|
zrangebyscore <key> <min> <max> [withscores] [limit <offset> <count>] | 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 |
zrevrangebyscore <key> <max> <min> [withscores] [limit <offset> <count>] | 同上，改为从大到小排列。 |
zincrby <key> <increment> <value> | 为元素的score加上增量 |
zrem <key> <value> | 删除该集合下，指定值的元素 |
zcount <key> <min> <max> | 统计该集合，分数区间内的元素个数 |
zrank <key> <value> | 返回该值在集合中的排名，从0开始 |
带 WITHSCORES 关键字，可以让分数一起和值返回到结果集。
带limit <offset> <count>关键字，如 limit 10,20，可以实现从第 10 行开始读取 20 条数据。
四.底层数据结构
1.字符串(string)
String的数据结构为简单动态字符串 (Simple Dynamic String，缩写SDS) 。是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于Java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配。
如上图所示，内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。
2.列表(List)
List的数据结构为快速链表 quickList ，是一个双向链表。首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，也即是压缩列表。它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。当数据量比较多的时候才会改成 quicklist ，因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。
Redis 将链表和 ziplist 结合起来组成了 quicklist 。也就是将多个 ziplist 使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。
3.集合(Set)
Set数据结构是dict字典，字典是用哈希表实现的。
Java中 HashSet 的内部实现使用的是 HashMap ，只不过所有的 value 都指向同一个对象。Redis的 set 结构也是一样，它的内部也使用 hash 结构，所有的 value 都指向同一个内部值。
4.哈希(Hash)
Hash类型对应的数据结构是两种：ziplist（压缩列表），hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。
5.有序集合(Zset,sorted set)
SortedSet(zset) 是 Redis 提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map<String,Double>，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。
zset底层使用了两个数据结构：
（1）哈希表，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。
（2）跳跃表，跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表。
跳跃表（跳表）数据结构
有序集合在生活中比较常见，可以用数组、平衡树、链表等实现。但不便数组元素的插入、删除，平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂，链表查询需要遍历所有效率低。Redis 采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树，实现远比红黑树简单。
可以看出跳跃表比有序链表效率要高的多。
这里是通过王泽老师的视频学习的 【尚硅谷】Redis 6 入门到精通 超详细 教程，也推荐《Redis开发与运维》这本书。
