Redis入门（二）

ゝ一纸荒年。 2022-05-25 08:52 203阅读 0赞

上一篇我们主要讲Linxu环境下redis的简单安装，这篇我们讲讲redis的一些基本特性，主要包括五种数据结构，常用命令、客户端、及高可用等等。写这些博客，主要是对redis学习的练习及总结。

#### Redis可以做什么？ ####

1、缓存  
这种也是最常用的，相当于在应用和DB之间做了一个缓冲作用，缓存机制几乎在所有的大型网站都有使用， 合理地使用缓存不仅可以加快数据的访问速度， 而且能够有效地降低后端数据源的压力。 Redis提供了键值过期时间设置， 并且也提供了灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。  
2、排行榜系统  
例如按照热度排名的排行榜， 按照发布时间的排行榜， 按照各种复杂维度计算出的排行榜， Redis提供了列表和有序集合数据结构， 合理地使用这些数据结构可以很方便地构建各种排行榜系统。  
3、计数器应用  
计数器在网站中的作用至关重要， 例如视频网站有播放数、 电商网站有浏览数， 为了保证数据的实时性， 每一次播放和浏览都要做加1的操作， 如果并发量很大对于传统关系型数据的性能是一种挑战。 Redis天然支持计数功能而且计数的性能也非常好， 可以说是计数器系统的重要选择。

#### Redis支持的数据结构 ####

Redis支持五种数据结构，string（ 字符串） 、 hash（ 哈希） 、 list（ 列表） 、 set（ 集合） 、 zset（ 有序集合） 。当然这只是Redis对外的数据结构，实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现， 而且是多种实现，这样Redis会在合适的场景选择合适的内部编码。每种数据结构都有两种以上的内部编码实现， 例如list数据结构包含了linkedlist和ziplist两种内部编码。 同时有些内部编码， 例如ziplist，可以作为多种外部数据结构的内部实现。

Redis这样设计有两个好处： 第一， 可以改进内部编码， 而对外的数据结构和命令没有影响， 这样一旦开发出更优秀的内部编码， 无需改动外部数据结构和命令， 例如Redis3.2提供了quicklist， 结合了ziplist和linkedlist两者的优势， 为列表类型提供了一种更为优秀的内部编码实现， 而对外部用户来说基本感知不到。 第二， 多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自的优势， 例如ziplist比较节省内存， 但是在列表元素比较多的情况下， 性能会有所下降， 这时候Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist。**注意：这种转换是不可逆的，一旦从ziplist转换为linkedlist后，不会在转换成ziplist.**

#### Redis常用命令 ####

查询所有的键：key \* （特别影响Redis性能，生产环境禁用）  
查询键的总数：dbsize  
检查键是否存在：exists key  
删除键（所有类型的键）：del key \[key …\]  
设置键过期：expire key seconds  
查看键过期时间：ttl key  
查看键的数据结构：type key

#### Redis客户端jedis和jedis连接池 ####

目前Redis最常用的客户端就是Jedis,不过一般都是通过连接池获取jedis来使用。客户端连接Redis使用的是TCP协议， 直连的方式每次需要建立TCP连接， 而连接池的方式是可以预先初始化好Jedis连接， 所以每次只需要从Jedis连接池借用即可， 而借用和归还操作是在本地进行的， 只有少量的并发同步开销， 远远小于新建TCP连接的开销。 另外直连的方式无法限制Jedis对象的个数， 在极端情况下可能会造成连接泄露， 而连接池的形式可以有效的保护和控制资源的使用。

// common-pool连接池配置
    GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();
    // 初始化Jedis连接池
    JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "127.0.0.1", 6379);
    Jedis jedis = null;
    try {
        // 1. 从连接池获取jedis对象
        jedis = jedisPool.getResource();
        // 2. 执行操作
        jedis.get("hello");
    } catch (Exception e) {
        logger.error(e.getMessage(),e);
    } finally {
        if (jedis != null) {
        // 如果使用JedisPool， close操作不是关闭连接， 代表归还连接池
        jedis.close();
        }
    }

#### 客户端常见异常分析 ####

1、**无法从连接池获取到连接**  
JedisPool中的Jedis对象个数是有限的， 默认是8个。 这里假设使用的默认配置， 如果有8个Jedis对象被占用， 并且没有归还， 此时调用者还要从JedisPool中借用Jedis， 就需要进行等待（ 例如设置了maxWaitMillis>0） ， 如果在maxWaitMillis时间内仍然无法获取到Jedis对象就会抛出如下异常：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Could not get a resource
    from the pool
    …
    Caused by: java.util.NoSuchElementException: Timeout waiting for idle object
    at org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool.borrowObject(GenericObjectPool.
    java:449)

不过一般应用在使用时会自己设置配置参数。

还有一种情况， 就是设置了blockWhenExhausted=false， 那么调用者发现池子中没有资源时， 会立即抛出异常不进行等待， 下面的异常就是blockWhenExhausted=false时的效果：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Could not get a resource
    from the pool
    …
    Caused by: java.util.NoSuchElementException: Pool exhausted
    at org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool.borrowObject(GenericObjectPool.
    java:464)

为什么连接池没有资源了， 造成没有资源的原因非常多， 可能如下：

·客户端： 高并发下连接池设置过小， 出现供不应求， 所以会出现上面的错误， 但是正常情况下只要比默认的最大连接数（ 8个） 多一些即可， 因为正常情况下JedisPool以及Jedis的处理效率足够高。

·客户端： 没有正确使用连接池， 比如没有进行释放， 例如没有再finally中使用jedis.close()将jedis对象归还给连接池。

·客户端： 存在慢查询操作， 这些慢查询持有的Jedis对象归还速度会比较慢， 造成池子满了。

·服务端： 客户端是正常的， 但是Redis服务端由于一些原因造成了客户端命令执行过程的阻塞， 也会使得客户端抛出这种异常。  
2.**客户端读写超时**  
Jedis在调用Redis时， 如果出现了读写超时后， 会出现下面的异常：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException:
    java.net.SocketTimeoutException: Read timed out

造成该异常的原因也有以下几种：  
·读写超时间设置得过短。  
·命令本身就比较慢。  
·客户端与服务端网络不正常。  
·Redis自身发生阻塞。  
3.**客户端连接超时**  
Jedis在调用Redis时， 如果出现了连接超时后， 会出现下面的异常：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException:
    java.net.SocketTimeoutException: connect timed out

造成该异常的原因也有以下几种：  
1） 连接超时设置得过短， 可以通过下面代码进行设置：  
// 毫秒  
jedis.getClient().setConnectionTimeout(time);  
2） Redis发生阻塞， 造成tcp-backlog已满， 造成新的连接失败。  
3） 客户端与服务端网络不正常。

#### Redis为什么这么快 ####

1、Redis是纯内存操作  
2、Redis是单线程，避免了多线程的竞争问题  
3、Redis采用了IO多路复用,减少了io操作的占用时间

#### Redis优化 ####

1、尽量减少键值的长度  
2、可以只存储必要的字段  
3、可以将要存储的对象进行压缩（推荐使用Google的Snappy）  
4、客户端避免进行append操作，append操作会占用多余的内存

参考文献《Redis开发与运维》