【Redis】Redis 介绍Redis 为什么这么快？Redis数据结构Redis 和Memcache区别 ？为何Redis单线程效率也高？

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Redis 介绍

Redis 为什么这么快？

Redis数据结构

Redis 和Memcache区别 ？

为何Redis单线程效率也高？

Redis 介绍

• Redis 是一个开源（BSD 许可）、基于内存、支持多种数据结构的存储系统，可以作为数据库、缓存和消息中间件。它支持的数据结构有字符串（strings）、哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）等，除此之外还支持 bitmaps、hyperloglogs 和地理空间（geospatial ）索引半径查询等功能。

• 它内置了复制（Replication）、LUA 脚本（Lua scripting）、LRU 驱动事件（LRU eviction）、事务（Transactions）和不同级别的磁盘持久化（persistence）功能，并通过 Redis 哨兵（哨兵）和集群（Cluster）保证缓存的高可用性（High availability）。

优点：

• 读取速度快，因为数据存在内存中，所以数据获取快；

• 支持多种数据结构，包括字符串、列表、集合、有序集合、哈希等；

• 支持事务，且操作遵守原子性，即对数据的操作要么都执行，要么都不支持；

• 还拥有其他丰富的功能，队列、主从复制、集群、数据持久化等功能。

缺点：

• 由于 Redis 是内存数据库，所以，单台机器，存储的数据量，跟机器本身的内存大小。虽然Redis 本身有 Key 过期策略，但是还是需要提前预估和节约内存。如果内存增长过快，需要定期删除数据。

• 如果进行完整重同步，由于需要生成 RDB 文件，并进行传输，会占用主机的 CPU ，并会消耗现网的带宽。不过 Redis 2.8 版本，已经有部分重同步的功能，但是还是有可能有完整重同步的。比如，新上线的备机。

• 修改配置文件，进行重启，将硬盘中的数据加载进内存，时间比较久。在这个过程中， Redis不能提供服务。

Redis 为什么这么快？

1. Redis 基于内存，内存的访问速度是磁盘的上千倍；

2. 单线程模型：Redis 使用单线程模型处理客户端请求。它不需要进行复杂的线程切换和同步操作，从而避免了多线程并发带来的开销和竞争条件。单线程模型简化了 Redis 的实现，使其更加高效。

3. 高效的数据结构：Redis 提供了多种高效的数据结构，如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合等。这些数据结构在内部实现上进行了优化，使得 Redis 可以高效地执行各种操作，如快速插入、删除、查找和排序。

Redis数据结构

String

String是redis中最基本的数据类型，一个key对应一个value。

Hash

Redis hash 是一个 string 类型的 field（字段） 和 value（值） 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

List

Redis中的List其实就是链表（Redis用双端链表实现List）。

使用List结构，我们可以轻松地实现最新消息排队功能（比如新浪微博的TimeLine）。List的另一个应用就是消息队列，可以利用List的 PUSH 操作，将任务存放在List中，然后工作线程再用 POP 操作将任务取出进行执行。

Set

Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。

Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

Zset

Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合,且不允许重复的成员。不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

有序集合的成员是唯一的, 但分数(score)却可以重复。有序集合是通过两种数据结构实现：

1. 压缩列表(ziplist): ziplist是为了提高存储效率而设计的一种特殊编码的双向链表。它可以存储字符串或者整数，存储整数时是采用整数的二进制而不是字符串形式存储。它能在O(1)的时间复杂度下完成list两端的push和pop操作。但是因为每次操作都需要重新分配ziplist的内存，所以实际复杂度和ziplist的内存使用量相关

2. 跳跃表（zSkiplist): 跳跃表的性能可以保证在查找，删除，添加等操作的时候在对数期望时间内完成，这个性能是可以和平衡树来相比较的，而且在实现方面比平衡树要优雅，这是采用跳跃表的主要原因。跳跃表的复杂度是O(log(n))。

Redis 和Memcache区别 ？

Redis 与 Memcached 共同点：

1. 都是基于内存的数据库，一般都用来当做缓存使用。

2. 都有过期策略。

3. 两者的性能都非常高。

Redis 与 Memcached 区别：

• Redis 支持的数据类型更丰富（String、Hash、List、Set、ZSet），而 Memcached 只支持最简单的 key-value 数据类型；

• Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用，而 Memcached 没有持久化功能，数据全部存在内存之中，Memcached 重启或者挂掉后，数据就没了；

• Redis 原生支持集群模式，Memcached 没有原生的集群模式，需要依靠客户端来实现往集群中分片写入数据；

• Redis 支持发布订阅模型、Lua 脚本、事务等功能，而 Memcached 不支持；

为何Redis单线程效率也高？

1. C语言实现，效率高

2. 纯内存操作

3. 单线程的话就能避免多线程的频繁上下文切换问题

4. 丰富的数据结构（全称采用hash结构，读取速度非常快，对数据存储进行了一些优化，比如亚索表，跳表等）

5.基于非阻塞的IO复用模型机制