向爬虫而生---Redis 基石篇1 ＜拓展str＞

前言:

本来是基于scrapy-redis进行讲解的,需要拓展一下redis; 包含用法,设计,高并发,阻塞等; 要应用到爬虫开发中,这些基础理论我觉得还是有必要了解一下;  

所以,新开一栏! 把redis这个环节系统补上,再转回去scrapy-redis才好深入;

正文:

Redis是一种内存数据库，以其快速的性能、丰富的功能和对多种编程语言的支持而闻名。它提供了多种数据结构、持久化、简单易用、可靠性高和分布式能力。

首先，Redis的速度非常快。它可以处理高达10万次每秒的读写操作，这使得它具有出色的性能。这主要得益于Redis将数据存储在内存中，而内存操作速度非常快。此外，Redis是用C语言实现的，这也有助于提供出色的性能。它采用单线程的线程模型，这保证了操作的原子性，避免了并发问题。

除了速度快之外，Redis还具有持久化功能。它将所有的数据保存在内存中，并异步地将数据更新到磁盘中，以保证数据的持久性。这意味着即使在发生系统故障或重启时，数据也不会丢失。

Redis提供了多种数据结构，它基于键值对进行存储。其中，值可以是字符串、二进制对象、位图、哈希表、链表、集合和有序集合等。这些不同的数据结构可以适应不同的应用场景，例如缓存、计数器、分布式锁等。

另一个值得注意的特点是Redis支持多种编程语言。它提供了丰富的API，可以与多种编程语言进行交互，如Java、Python、PHP等。这使得开发者可以方便地使用Redis来构建各种应用系统。

Redis还具备丰富的功能。它支持发布订阅模式，可以实现消息的广播和订阅机制。通过使用Lua脚本，开发者可以在Redis中执行复杂的操作和业务逻辑。另外，Redis还支持事务和管道操作，可以批量执行多个命令，提高操作效率。

Redis的简单易用也是其优点之一。它提供了一套简洁而直观的命令集，如get、set、del等。通过这些基本命令，可以轻松地对Redis中的数据进行读取、写入和删除操作。

另外，Redis提供了主从复制功能，可以实现数据的备份和故障恢复。它还支持高可用性和分布式部署，可以构建具有弹性和扩展性的系统。

在使用Redis时，了解其API的使用和理解非常重要。Redis提供了通用的命令集，如keys、dbsize、exists、del、expire、type等。通过这些命令，可以操作和管理Redis中的键和值，例如查看键的数量、判断键是否存在、设置键的过期时间、删除键等。

需要注意的是，Redis采用单线程架构，虽然单线程模型非常快速，但也意味着在处理长时间的命令（如keys、flushall、mutil等）时会阻塞其他命令的执行，因此在实际使用中要避免使用这些长时间的命令，以提高整体性能。

此外，了解Redis的内部数据结构和编码方式也很重要。对外，Redis使用一种数据结构表示数据类型，如字符串、哈希表、列表、集合、有序集合和无类型。而在内部，Redis使用了不同的编码方式，如原始编码、整型编码、压缩列表、链接列表、哈希映射和整数集合等。了解这些内部实现细节可以更好地理解Redis的工作原理和优化使用。

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字符串(str):

字符串类型是Redis中常用的数据类型之一。它可以用于存储字符串、JSON等数据，但要注意value的最大大小不超过512M。字符串类型在缓存、计数器和分布式锁等场景中非常有用。下面介绍字符串类型的基本命令以及一些拓展命令，并结合案例进行讲解。

字符串类型的基本命令

其中，get命令用于获取指定键的值，set命令用于设置键的值，del命令用于删除指定键。例如，我们可以使用以下命令来设置和获取键"haha"的值：

127.0.0.1:6379> set haha 1
OK
127.0.0.1:6379> get haha
"1"

应用:

缓存：字符串类型是缓存系统中最常见的数据类型。使用get和set命令可以轻松地从缓存中获取和设置键值对，实现快速数据访问和存储。

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incr、decr、incrby和decrby

这些命令常用于统计数据和缓存sql语句等场景。

1. incr命令用于将键对应的值自增1，如果键不存在，则会先将键的值设置为0再进行自增；
2. decr命令类似地将键对应的值自减1；
3. incrby和decrby命令可以指定自增或自减的步长。

127.0.0.1:6379> incr haha
(integer) 2
127.0.0.1:6379> get haha
"2"

应用:

计数器：通过使用incr、decr、incrby和decrby命令，可以实现计数器的功能。例如，可以将键的值设置为初始值，然后使用incr命令对其进行自增操作，从而实现对某个数据进行计数。

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set命令

可以设置键的值，不管键是否已存在；

1. setnx命令只在键不存在时进行设置，并返回0或1来表示是否设置成功；
2. set命令还有一个额外的参数xx，表示只有键存在时才进行设置，用于更新值。

让我们看一个示例：

127.0.0.1:6379> set foo bar
OK
127.0.0.1:6379> setnx foo baz
(integer) 0
127.0.0.1:6379> set foo baz xx
OK

在上面的示例中，首先使用set命令将键"foo"的值设置为"bar"，然后使用setnx命令在键"foo"不存在时将其值设置为"baz"，但因为键已存在，所以返回结果为0；最后使用set命令将键"foo"的值由"bar"更新为"baz"。

应用:

分布式锁：字符串类型在实现分布式锁时非常有用。通过setnx命令可以尝试在分布式环境中获取锁。如果返回值为1，则表示获取锁成功；如果返回值为0，则表示锁已被其他客户端占用。

批量操作的命令:mget  / mset 

1. mget命令可以一次性获取多个键的值
2. 而mset命令则可以一次性设置多个键值对。

这些批量操作可以节省时间开销，提高效率。

127.0.0.1:6379> mset foo1 bar1 foo2 bar2 foo3 bar3
OK
127.0.0.1:6379> mget foo1 foo2 foo3
1) "bar1"
2) "bar2"
3) "bar3"

在上面的示例中，我们使用mset命令一次性设置了三个键值对，然后使用mget命令一次性获取了这三个键的值。

应用:

JSON存储：字符串类型可用于存储和传输JSON格式的数据。使用get、set和mget等命令可以轻松地获取和设置JSON字符串，而无需进行复杂的序列化和反序列化操作。

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操作字符串类型:  getset / append /strlen

1. getset命令可以获取键的旧值，并设置新的值；
2. append命令可以在键的值末尾追加新的值，并返回新的长度；
3. strlen命令可以获取键的值的长度。

127.0.0.1:6379> getset foo baz
"bar"
127.0.0.1:6379> append foo "123"
(integer) 6
127.0.0.1:6379> strlen foo
(integer) 6

在上面的示例中，首先使用getset命令获取键"foo"的旧值"bar"并设置新值"baz"，然后使用append命令将"123"追加到键"foo"的值之后，最后使用strlen命令获取键"foo"的值的长度为6。

应用:

串联操作：使用append命令可以将字符串值进行追加。这在处理日志记录、事件追踪等场景中非常有用。

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字符串数据类型: incrbyfloat、getrange和setrange。

这些命令可以帮助我们更灵活地操作字符串值。

首先，incrbyfloat命令可用于将存储为浮点数的键的值与给定的浮点数相加。如果键的值不是浮点数，Redis会将其转换为0并执行加法操作。下面是一个示例：

127.0.0.1:6379> incr fudian
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incrbyfloat fudian 1.85
"2.85000000000000009"

在上面的示例中，我们首先使用incr命令将键"fudian"的值自增1，然后使用incrbyfloat命令将键"fudian"的值与给定的1.85相加，得到新的值"2.85000000000000009"。注意，Redis中的浮点数实际上都以字符串形式存储。

接下来，我们来了解getrange和setrange命令。

getrange命令可以返回键的值中指定位置范围内的子字符串。它需要指定起始位置和结束位置的索引。

127.0.0.1:6379> getrange ba 0 3
",daw"

在上面的示例中，我们使用getrange命令获取键"ba"的值中从索引0到3的子字符串，结果是",daw"。

setrange命令用于替换键的值中指定索引范围内的字符或子字符串。它需要指定起始位置索引和替换的新字符串。

127.0.0.1:6379> setrange ba 3 a
(integer) 9
127.0.0.1:6379> get ba
",daaoerzi"

在上面的示例中，我们使用setrange命令将键"ba"的值中索引为3的字符替换为"a"，最终值变为",daaoerzi"。需要注意的是，setrange会自动扩展字符串长度以容纳替换的内容。

应用:

• 获取子字符串：通过getrange命令，可以轻松地获取字符串值中指定范围的子字符串。这在需要处理文本数据的场景中非常有用。

• 字符串替换：setrange命令可以指定字符串值中的位置，并将指定范围的字符替换为新的字符串。这对于实现特定格式的文本处理非常有用。