Redis详解

一、Redis数据结构

一、是什么？
Redis是内存键值数据库，提供8种核心数据结构：

• String（字符串）
• List（列表）
• Hash（哈希表）
• Set（集合）
• ZSet（有序集合）
• Bitmap（位图）
• HyperLogLog（基数统计）
• Stream（流，Redis 5.0+）

二、解决什么问题
解决传统键值存储功能单一的问题，通过丰富的数据结构支持复杂业务场景（如排行榜、实时统计），同时保持高性能（10万+ QPS）。

三、核心操作示例

// String
jedis.set("user:1", "Alice");
// List
jedis.lpush("queue", "task1");
// Hash
jedis.hset("user:1", "age", "30");
// ZSet
jedis.zadd("rank", 90, "Alice");

四、应用场景

• String：缓存、计数器
• ZSet：游戏排行榜
• Stream：消息队列（替代Kafka轻量场景）
• HyperLogLog：UV统计（误差0.81%）

五、内存优化

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二、线程模型

一、是什么？
Redis 6.0前纯单线程，6.0+引入多线程网络I/O（核心逻辑仍单线程）。

二、解决什么问题

• 单线程：避免锁竞争，保证原子性
• 多线程I/O：解决网络瓶颈（提升吞吐量300%）

三、配置参数

# redis.conf
io-threads 4  # 启用4个I/O线程
io-threads-do-reads yes

四、应用场景

• 单线程：命令简单场景（GET/SET）
• 多线程：高并发推送（如直播间弹幕）

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三、事务

一、是什么？
通过MULTI/EXEC打包命令，但不支持回滚（部分失败继续执行）。

二、解决什么问题
保证命令序列的原子执行（如：库存扣减+订单创建）。

三、Java事务示例

Transaction tx = jedis.multi();
tx.decr("stock");
tx.sadd("order:2023", "item1");
tx.exec();  // 若stock不足，sadd仍会执行！

四、VS数据库事务

特性	Redis事务	MySQL事务
原子性	命令级	语句级
回滚	❌不支持	✅支持
隔离性	串行执行	多级别

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四、日志（AOF）

一、是什么？
Append Only File，记录所有写操作命令（文本格式）。

二、解决什么问题
数据持久化（默认RDB快照可能丢失最新数据）。

三、写回策略

四、应用场景

• 金融交易：always模式（牺牲性能保数据）
• 通用缓存：everysec模式（平衡点）

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五、内存管理

一、过期删除策略

• 惰性删除：访问时检查过期
• 定期删除：随机扫描过期键（默认10次/秒）

二、内存淘汰策略

# redis.conf
maxmemory-policy volatile-lru  # 8种策略可选

策略	特点
volatile-lru	淘汰最近最少用+有过期时间
allkeys-lfu	全键淘汰+使用频率最低
noeviction	禁止写入（默认）

三、内存优化技巧

// 使用Hash替代多个String
jedis.hset("user:1", Map.of("name","Alice","age","30")); 
// 比2个String节省50%内存

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六、架构模式

一、单机模式

• 特点：简单，无高可用
• 瓶颈：内存容量限制

二、主从复制

• 作用：读写分离（写Master，读Slave）
• 风险：数据丢失（异步复制）

三、哨兵模式（Sentinel）

• 功能：自动故障转移（主宕机选新主）
• 部署：至少3节点（避免脑裂）

redis-sentinel sentinel.conf

四、集群模式（Cluster）

• 数据分片：16384个槽（slot）
• 重定向机制：

// JedisCluster自动处理MOVED错误
try (JedisCluster cluster = new JedisCluster(nodes)) {
    cluster.set("key", "value"); // 可能重定向到其他节点
}

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总结对比

特性	单机	主从	哨兵	集群
数据容量	单机内存	单机内存	单机内存	多节点扩展
高可用	❌	半自动	✅自动故障转移	✅自动故障转移
扩容	❌	❌	❌	✅在线扩缩容
适用场景	开发测试	读多写少	高可用要求	大数据+高并发

核心建议：

1. 优先选择Redis 7.0+（2022年发布，性能提升30%）
2. 生产环境至少使用哨兵模式
3. 内存超过50GB用集群模式
4. 慎用KEYS *命令（用SCAN替代）

示例：电商系统架构