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Redis 20 大应用场景

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1、缓存

String类型

例如：热点数据缓存（例如报表、明星出轨），对象缓存、全页缓存、可以提升热点数据的访问数据。

热点数据（经常会被查询，但是不经常被修改或者删除的数据），首选是使用redis缓存，毕竟强大到冒泡的QPS和极强的稳定性不是所有类似工具都有的，而且相比于memcached还提供了丰富的数据类型可以使用，另外，内存中的数据也提供了AOF和RDB等持久化机制可以选择，要冷、热的还是忽冷忽热的都可选。

结合具体应用需要注意一下：很多人用spring的AOP来构建redis缓存的自动生产和清除，过程可能如下：

  • Select 数据库前查询redis，有的话使用redis数据，放弃select 数据库，没有的话，select 数据库，然后将数据插入redis

  • update或者delete数据库钱，查询redis是否存在该数据，存在的话先删除redis中数据，然后再update或者delete数据库中的数据

上面这种操作，如果并发量很小的情况下基本没问题，但是高并发的情况请注意下面场景：

为了update先删掉了redis中的该数据，这时候另一个线程执行查询，发现redis中没有，瞬间执行了查询SQL，并且插入到redis中一条数据，回到刚才那个update语句，这个悲催的线程压根不知道刚才那个该死的select线程犯了一个弥天大错！于是这个redis中的错误数据就永远的存在了下去，直到下一个update或者delete。

2、数据共享分布式

String 类型，因为 Redis 是分布式的独立服务，可以在多个应用之间共享

例如：分布式Session

<dependency> 
 <groupId>org.springframework.session</groupId> 
 <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId> 
</dependency>

3、分布式锁

验证前端的重复请求（可以自由扩展类似情况），可以通过redis进行过滤：每次请求将request Ip、参数、接口等hash作为key存储redis（幂等性请求），设置多长时间有效期，然后下次请求过来的时候先在redis中检索有没有这个key，进而验证是不是一定时间内过来的重复提交

String 类型setnx方法，只有不存在时才能添加成功，返回true

public static boolean getLock(String key) {
    Long flag = jedis.setnx(key, "1");
    if (flag == 1) {
        jedis.expire(key, 10);
    }
    return flag == 1;
}

public static void releaseLock(String key) {
    jedis.del(key);
}

4、全局ID  单线程机制

  • 秒杀系统，基于redis是单线程特征，防止出现数据库“爆破”

  • 全局增量ID生成，类似“秒杀”

int类型，incrby，利用原子性

incrby userid 1000

分库分表的场景，一次性拿一段。

5、计数器

int类型，incr方法

例如：文章的阅读量、微博点赞数、允许一定的延迟，先写入Redis再定时同步到数据库

Redis是一个很好的计数器，这要感谢INCRBY和其他相似命令。
我相信你曾许多次想要给数据库加上新的计数器，用来获取统计或显示新信息，但是最后却由于写入敏感而不得不放弃它们。
好了，现在使用Redis就不需要再担心了。有了原子递增(atomic increment)，你可以放心的加上各种计数，用GETSET重置，或者是让它们过期。
例如这样操作：

INCR user: EXPIRE
user: 60

你可以计算出最近用户在页面间停顿不超过60秒的页面浏览量，当计数达到比如20时，就可以显示出某些条幅提示，或是其它你想显示的东西。

6、限流

int类型，incr方法

以访问者的ip和其他信息作为key，访问一次增加一次计数，超过次数则返回false

7、位统计（大数据处理）

String类型的bitcount（1.6.6的bitmap数据结构介绍）

用于数据量上亿的场景下，例如几亿用户系统的签到，去重登录次数统计，某用户是否在线状态等等。

想想一下腾讯10亿用户，要几个毫秒内查询到某个用户是否在线，你能怎么做？千万别说给每个用户建立一个key，然后挨个记（你可以算一下需要的内存会很恐怖，而且这种类似的需求很多，腾讯光这个得多花多少钱。。）好吧。这里要用到位操作——使用setbit、getbit、bitcount命令。

原理是：

redis内构建一个足够长的数组，每个数组元素只能是0和1两个值，然后这个数组的下标index用来表示我们上面例子里面的用户id（必须是数字哈），那么很显然，这个几亿长的大数组就能通过下标和元素值（0和1）来构建一个记忆系统，上面我说的几个场景也就能够实现。用到的命令是：setbit、getbit、bitcount

字符是以8位二进制存储的

set k1 a
setbit k1 6 1
setbit k1 7 0
get k1 
/* 6 7 代表的a的二进制位的修改

a 对应的ASCII码是97，转换为二进制数据是01100001
b 对应的ASCII码是98，转换为二进制数据是01100010

因为bit非常节省空间（1 MB=8388608 bit），可以用来做大数据量的统计。
*/

例如：在线用户统计，留存用户统计

setbit onlineusers 01 
setbit onlineusers 11 
setbit onlineusers 20

支持按位与、按位或等等操作

BITOPANDdestkeykey[key...] ，对一个或多个 key 求逻辑并，并将结果保存到 destkey 。       
BITOPORdestkeykey[key...] ，对一个或多个 key 求逻辑或，并将结果保存到 destkey 。 
BITOPXORdestkeykey[key...] ，对一个或多个 key 求逻辑异或，并将结果保存到 destkey 。 
BITOPNOTdestkeykey ，对给定 key 求逻辑非，并将结果保存到 destkey 。

计算出7天都在线的用户

BITOP "AND" "7_days_both_online_users" "day_1_online_users" "day_2_online_users" ...  "day_7_online_users"

8、购物车

String 或hash。所有String可以做的hash都可以做

key：用户id；field：商品id；value：商品数量。
+1：hincr。-1：hdecr。删除：hdel。全选：hgetall。商品数：hlen。

9、用户消息时间线timeline

list，双向链表，直接作为timeline就好了。插入有序

10、消息队列

List提供了两个阻塞的弹出操作：blpop/brpop，可以设置超时时间

  • blpop：blpop key1 timeout 移除并获取列表的第一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。

  • brpop：brpop key1 timeout 移除并获取列表的最后一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。

上面的操作。其实就是java的阻塞队列。学习的东西越多。学习成本越低

  • 队列：先进先除：rpush blpop，左头右尾，右边进入队列，左边出队列
  • 栈：先进后出：rpush brpop

11、抽奖

自带一个随机获得值

spop myset

12、点赞、签到、打卡

假如上面的微博ID是t1001，用户ID是u3001

用 like:t1001 来维护 t1001 这条微博的所有点赞用户

  • 点赞了这条微博：sadd like:t1001 u3001
  • 取消点赞：srem like:t1001 u3001
  • 是否点赞：sismember like:t1001 u3001
  • 点赞的所有用户：smembers like:t1001
  • 点赞数：scard like:t1001

是不是比数据库简单多了。

13、商品标签

老规矩，用 tags:i5001 来维护商品所有的标签。

  • sadd tags:i5001 画面清晰细腻
  • sadd tags:i5001 真彩清晰显示屏
  • sadd tags:i5001 流程至极

14、商品筛选

// 获取差集
sdiff set1 set2
// 获取交集（intersection ）
sinter set1 set2
// 获取并集
sunion set1 set2

假如：iPhone11 上市了

sadd brand:apple iPhone11

sadd brand:ios iPhone11

sad screensize:6.0-6.24 iPhone11

sad screentype:lcd iPhone 11

赛选商品，苹果的、ios的、屏幕在6.0-6.24之间的，屏幕材质是LCD屏幕

sinter brand:apple brand:ios screensize:6.0-6.24 screentype:lcd

15、用户关注、推荐模型

follow 关注 fans 粉丝

相互关注：

sadd 1:follow 2
sadd 2:fans 1
sadd 1:fans 2
sadd 2:follow 1

我关注的人也关注了他(取交集)：

sinter 1:follow 2:fans

可能认识的人：

用户1可能认识的人(差集)：sdiff 2:follow 1:follow
用户2可能认识的人：sdiff 1:follow 2:follow

16、排行榜

id 为6001 的新闻点击数加1：zincrby hotNews:20190926 1 n6001

获取今天点击最多的15条：zrevrange hotNews:20190926 0 15 withscores

17、最新列表

例如新闻列表页面最新的新闻列表，如果总数量很大的情况下，尽量不要使用select a from A limit 10这种low货，尝试redis的 LPUSH命令构建List，一个个顺序都塞进去就可以啦。不过万一内存清掉了咋办？也简单，查询不到存储key的话，用mysql查询并且初始化一个List到redis中就好了。

下面这个语句常用来显示最新项目，随着数据多了，查询毫无疑问会越来越慢。

SELECT * FROM foo WHERE … ORDER BY time DESC LIMIT 10

在Web应用中，“列出最新的回复”之类的查询非常普遍，这通常会带来可扩展性问题。这令人沮丧，因为项目本来就是按这个顺序被创建的，但要输出这个顺序却不得不进行排序操作。
类似的问题就可以用Redis来解决。比如说，我们的一个Web应用想要列出用户贴出的最新20条评论。在最新的评论边上我们有一个“显示全部”的链接，点击后就可以获得更多的评论。
我们假设数据库中的每条评论都有一个唯一的递增的ID字段。
我们可以使用分页来制作主页和评论页，使用Redis的模板，每次新评论发表时，我们会将它的ID添加到一个Redis列表：
LPUSH latest.comments
我们将列表裁剪为指定长度，因此Redis只需要保存最新的5000条评论：
LTRIM latest.comments 0 5000
每次我们需要获取最新评论的项目范围时，我们调用一个函数来完成(使用伪代码)：

FUNCTION get_latest_comments(start, num_items):
id_list = redis.lrange(“latest.comments”,start,start+num_items – 1)
IF id_list.length < num_items
id_list = SQL_DB(“SELECT … ORDER BY time LIMIT …”)
END
RETURN id_list
END

这里我们做的很简单。在Redis中我们的最新ID使用了常驻缓存，这是一直更新的。但是我们做了限制不能超过5000个ID，因此我们的获取ID函数会一直询问Redis。只有在start/count参数超出了这个范围的时候，才需要去访问数据库。
我们的系统不会像传统方式那样“刷新”缓存，Redis实例中的信息永远是一致的。SQL数据库(或是硬盘上的其他类型数据库)只是在用户需要获取“很远”的数据时才会被触发，而主页或第一个评论页是不会麻烦到硬盘上的数据库了。

18、排行榜 二

谁得分高谁排名往上。命令：ZADD（有续集，sorted set）

另一个很普遍的需求是各种数据库的数据并非存储在内存中，因此在按得分排序以及实时更新这些几乎每秒钟都需要更新的功能上数据库的性能不够理想。
典型的比如那些在线游戏的排行榜，比如一个Facebook的游戏，根据得分你通常想要：
– 列出前100名高分选手
– 列出某用户当前的全球排名
这些操作对于Redis来说小菜一碟，即使你有几百万个用户，每分钟都会有几百万个新的得分。
模式是这样的，每次获得新得分时，我们用这样的代码：
ZADD leaderboard
你可能用userID来取代username，这取决于你是怎么设计的。
得到前100名高分用户很简单：
ZREVRANGE leaderboard 0 99。
用户的全球排名也相似，只需要：
ZRANK leaderboard。

19、处理过期项目


另一种常用的项目排序是按照时间排序。我们使用unix时间作为得分即可。
模式如下：
– 每次有新项目添加到我们的非Redis数据库时，我们把它加入到排序集合中。这时我们用的是时间属性，current_time和time_to_live。
– 另一项后台任务使用ZRANGE…SCORES查询排序集合，取出最新的10个项目。如果发现unix时间已经过期，则在数据库中删除条目。

20、按照用户投票和时间排序


排行榜的一种常见变体模式就像Reddit或Hacker News用的那样，新闻按照类似下面的公式根据得分来排序：
score = points / time^alpha
因此用户的投票会相应的把新闻挖出来，但时间会按照一定的指数将新闻埋下去。下面是我们的模式，当然算法由你决定。
模式是这样的，开始时先观察那些可能是最新的项目，例如首页上的1000条新闻都是候选者，因此我们先忽视掉其他的，这实现起来很简单。
每次新的新闻贴上来后，我们将ID添加到列表中，使用
LPUSH + LTRIM，确保只取出最新的1000条项目。
有一项后台任务获取这个列表，并且持续的计算这1000条新闻中每条新闻的最终得分。计算结果由ZADD命令按照新的顺序填充生成列表，老新闻则被清除。这里的关键思路是排序工作是由后台任务来完成的。

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