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数据库的存在让我们在实施用户运营和软件维护方面有了很多详细的数据内容作为依据,今天我们就一起来了解一下,开发数据库都有哪些常见的存储媒体可以使用。
Redis是一个开源的,基于内存的结构化数据存储媒介,可以作为数据库、缓存服务或消息服务使用。
Redis支持多种数据结构,包括字符串、哈希表、链表、集合、有序集合、位图、Hyperloglogs等。
Redis具备LRU淘汰、事务实现、以及不同级别的硬盘持久化等能力,并且支持副本集和通过Redis Sentinel实现的高可用方案,同时还支持通过Redis Cluster实现的数据自动分片能力。
Redis的主要功能都基于单线程模型实现,也就是说Redis使用一个线程来服务所有的客户端请求,同时Redis采用了非阻塞式IO,并精细地优化各种命令的算法时间复杂度,这些信息意味着:
Redis是线程安全的(因为只有一个线程),其所有操作都是原子的,不会因并发产生数据异常
Redis的速度非常快(因为使用非阻塞式IO,且大部分命令的算法时间复杂度都是O(1))
使用高耗时的Redis命令是很危险的,会占用的一个线程的大量处理时间,导致所有的请求都被拖慢。(例如时间复杂度为O(N)的KEYS命令,严格禁止在生产环境中使用)
Key
Redis采用Key-Value型的基本数据结构,任何二进制序列都可以作为Redis的Key使用(例如普通的字符串或一张JPEG图片)
关于Key的一些注意事项:
不要使用过长的Key。例如使用一个1024字节的key就不是一个好主意,不仅会消耗更多的内存,还会导致查找的效率降低
Key短到缺失了可读性也是不好的,例如”u1000flw”比起”user:1000:followers”来说,节省了寥寥的存储空间,却引发了可读性和可维护性上的麻烦
好使用统一的规范来设计Key,比如”object-type:id:attr”,以这一规范设计出的Key可能是”user:1000″或”comment:1234:reply-to”
Redis允许的大Key长度是512MB(对Value的长度限制也是512MB)
String
String是Redis的基础数据类型,Redis没有Int、Float、Boolean等数据类型的概念,所有的基本类型在Redis中都以String体现。
与String相关的常用命令:
SET:为一个key设置value,可以配合EX/PX参数指定key的有效期,通过NX/XX参数针对key是否存在的情况进行区别操作,时间复杂度O(1)
GET:获取某个key对应的value,时间复杂度O(1)
GETSET:为一个key设置value,并返回该key的原value,时间复杂度O(1)
MSET:为多个key设置value,时间复杂度O(N)
MSETNX:同MSET,如果指定的key中有任意一个已存在,则不进行任何操作,时间复杂度O(N)
MGET:获取多个key对应的value,时间复杂度O(N)
上文提到过,Redis的基本数据类型只有String,但Redis可以把String作为整型或浮点型数字来使用,主要体现在INCR、DECR类的命令上:
INCR:将key对应的value值自增1,并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
INCRBY:将key对应的value值自增指定的整型数值,并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
DECR/DECRBY:同INCR/INCRBY,自增改为自减。
INCR/DECR系列命令要求操作的value类型为String,并可以转换为64位带符号的整型数字,否则会返回错误。
也就是说,进行INCR/DECR系列命令的value,必须在[-2^63 ~ 2^63 – 1]范围内。
List
Redis的List是链表型的数据结构,可以使用LPUSH/RPUSH/LPOP/RPOP等命令在List的两端执行插入元素和弹出元素的操作。虽然List也支持在特定index上插入和读取元素的功能,但其时间复杂度较高(O(N)),应小心使用。
与List相关的常用命令:
LPUSH:向指定List的左侧(即头部)插入1个或多个元素,返回插入后的List长度。时间复杂度O(N),N为插入元素的数量
RPUSH:同LPUSH,向指定List的右侧(即尾部)插入1或多个元素
LPOP:从指定List的左侧(即头部)移除一个元素并返回,时间复杂度O(1)
RPOP:同LPOP,从指定List的右侧(即尾部)移除1个元素并返回
LPUSHX/RPUSHX:与LPUSH/RPUSH类似,区别在于,LPUSHX/RPUSHX操作的key如果不存在,则不会进行任何操作
LLEN:返回指定List的长度,时间复杂度O(1)
LRANGE:返回指定List中指定范围的元素(双端包含,即LRANGE key 0 10会返回11个元素),时间复杂度O(N)。应尽可能控制一次获取的元素数量,一次获取过大范围的List元素会导致延迟,同时对长度不可预知的List,避免使用LRANGE key 0 -1这样的完整遍历操作。
应谨慎使用的List相关命令:
LINDEX:返回指定List指定index上的元素,如果index越界,返回nil。index数值是回环的,即-1代表List后一个位置,-2代表List倒数二个位置。时间复杂度O(N)
LSET:将指定List指定index上的元素设置为value,如果index越界则返回错误,时间复杂度O(N),如果操作的是头/尾部的元素,则时间复杂度为O(1)
LINSERT:向指定List中指定元素之前/之后插入一个新元素,并返回操作后的List长度。如果指定的元素不存在,返回-1。如果指定key不存在,不会进行任何操作,时间复杂度O(N)
由于Redis的List是链表结构的,上述的三个命令的算法效率较低,需要对List进行遍历,命令的耗时无法预估,在List长度大的情况下耗时会明显增加,应谨慎使用。
换句话说,Redis的List实际是设计来用于实现队列,而不是用于实现类似ArrayList这样的列表的。如果你不是想要实现一个双端出入的队列,那么请尽量不要使用Redis的List数据结构。
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