Redis的预备知识
1.Redis的基本全局命令
Redis有多种数据结构，但它们都是键值对的，对于与键来说有一些通用的命令
1.1 KEYS
返回所有满足样式（pattern）的key
假定当前具有以下value值：hllo，hello，hallo，hxllo，heeeello
h?llo匹配hello，hallo和hxllo
h*llo匹配hllo，hello，hallo，hxllo，heeeello
h[ae]llo匹配hallo，hello但不匹配hxllo
h[^a]llo匹配hello，hxllo但不匹配hallo
h[a-b]匹配hallo
匹配规则：
| ? | 匹配任意一个字符 |
| * | 匹配0~任意个字符 |
| [ae] | 只能匹配字符a和字符e |
| [^e] | 匹配不是e的一个字符 |
| [a-e] | 匹配a，b，c，d，e这五种字符 |
语法：KEYS pattern
时间复杂度：O(N)
返回值：匹配pattern的所有key
示例：
注意：在实际生产环境中一般是禁止使用KEYS命令，因为Redis是单线程的服务器，如果key的数量很多 ，KEYS操作可能会消耗很长的时间，造成服务器产生阻塞，服务器无法给其他客户端提供服务。同时Redis作为缓存，挡在MySQL前，替MySQL负重前行，Redis倍KEYS命令阻塞，其他请求在Redis服务器超时，就会直接查MySQL，很容易把MySQL整挂了
1.2 EXISTS
判断某个key是否存在
语法：EXISTS key [key ...]（多个key使用空格分隔）
时间复杂度：O(1)
返回值：key存在的个数
示例：
exists hello，exists hallo和exists hello hallo之间的区别：
Redis是一个客户端服务器结构的程序，客户端和服务器之间通过网络来进行通信，分开写，产生更多次网络通信（分装和复用），效率非常低，成本高（与直接操作内存相比）
1.3 DEL
删除制定的key
语法：DEL key [key ...]
时间复杂度：O(1)
返回值：删除掉的key的个数
示例：
1.4 EXPIRE
为指定的key添加秒级的过期时间（Time To Live，简称TTL）
语法：EXPIRE key seconds
时间复杂度：O(1)
返回值：1表示设置成功，0表示设置失败
示例：
1.5 TTL
获取指定key的过期时间，秒级
语法：TTL key
时间复杂度：O(1)
返回值：剩余过期时间。-1表示没有设置过期时间，-2表示key不存在
示例：
EXPIRE和TTL命令都有对应支持毫秒级单位的版本：PEXPIRE 和PTTL
经典面试题：Redis的key过期策略
1.定期删除
2.惰性删除
Redis的key过期策略采用惰性删除和定期删除相结合。惰性删除指key已经过期，但是暂时没有删除它，即key仍然存在，紧接着后续又一次访问正好用到了该key，于是Redis服务器触发删除key操作的命令，同时返回nil。这种惰性删除也要结合定期删除一起，定期删除的时间有明确的要求，这是因为Redis是单线程的程序，主要任务是处理每个命令的任务，扫描过期key等。如果扫描过期key消耗时间太多，导致正常处理其他请求命令阻塞（类似于KEYS *），所以定期删除一般都是每次只扫描一部分。
虽然Redis采用了这两种删除策略结合，但仍然有很多残留的key，没有及时删除，Redis对key过期还提供了一系列的内存淘汰策略（后续讲解）
1.6 TYPE
返回key对应的数据类型
语法：TYPE key
时间复杂度：O(1)
返回值：none，string，list，set，zset，hash和stream等
示例：
2.Redis中的数据结构和内部编码
实际上Redis针对每种数据结构都有自己的底层内部编码实现，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
| 数据结构 | 内部编码（具体实现） |
| string | raw（最基本的字符串，相当于Java中的Byte数组） int （redis存储键值对时，当value是整数时，redis可能会采用int） embstr（针对短字符串进行的特殊优化） |
| hash | hashtable（redis内部哈希表的实现） ziplist（压缩列表，当hash中元素比较少的时候，可能会优化为ziplist） |
| list | linkedlist（链表） ziplist quicklist（从Redis3.2开始，引入，结合了前两者的优点，是链表，每个节点又是一个ziplist，把空间和效率折衷顾虑到了） |
| set | hashtable inset（集合中存放的都是整数） |
| zset | skiplist（跳表，也是链表，不同于普通的链表，每个节点有多个指针域，通过巧妙地搭配实现查询元素的时间复杂度为O(logN)） ziplist |
可以看到，每种数据结构至少有两种以上的内部编码实现，那么我们如何去查询到这些数据结构的编码形式？通过object encoding命令查询内部编码
示例：
Redis这样设计的好处：
1.可以改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有任何影响，这样一旦开发出更优秀的内部代码，无需改动外部数据结构和命令，例如quicklist，结合ziplist和linkedlist两者的优点，为列表提供了一种新的内部编码实现，而对用户是无感知的
2.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可以节省内存，但在列表元素较多的情况下，性能会下降，这是Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist，整个过程用户同样无感知
3.Redis的单线程架构
3.1单线程模型
Redis使用单线程架构来实现高性能的内存数据库服务，redis只使用一个主线程处理所有命令请求，并不是说redis服务器进程只有一个线程，其实也有多个线程，只不过在处理网络IO
上图三个客户端同时请求Redis服务，会不会产生线程不安全的情况呢？
不会，因为Redis是单线程的程序，多个请求在队列中排队，等待服务器一个一个取出命令并执行，从微观上讲Redis服务器串行/顺序执行命令的
经典面试题：Redis单线程为什么这么快
通常来讲单线程处理能力比多线程要差，但Redis单线程执行速度快，可以归结于以下几点：
1.Redis纯内存访问，Redis将所有数据存在的内存中，而读内存的速度要比读硬盘的速度要快得多
2.Redis核心功能比数据库的要简单
3.Redis采用单线程避免了多线程之间线程的切换和竞争所产生的开销，单线程也可以简化数据结构和算法的实现，让模型更加简单
4.Redis采用epoll作为I/O多路复用技术的实现，再加上Redis自身的时间处理模型将epoll中的连接读取，关闭都转换为时间，不在网络I/O上浪费过多的时间
Redis使用I/O多路复用模型
针对TCP来说，服务器这边每次要服务一个客户端，都需要给这个客户端安排一个Socket，一个服务器多个客户端，同时就有多个Socket 。这些Socket并不是无时无刻都在传输数据，很多情况下，每个客户端服务器之间的通信没有那么频繁，此时很多Socket都是静默状态的，上面没有要传输的数据，只有少数Socket活跃，于是采用一个线程来管理。
Java中使用NIO实现IO的多路复用（标准库中提供了一组类，底层封装了epoll）
虽然单线程给Redis带来了很多好处，但是也有一个致命的问题：对于单个命令的执行时间都是有要求的，如果某个命令执行时间过长，会导致其他命令全部处于阻塞队列中，迟迟得不到响应，造成客户端的阻塞，对于Redis、这种高性能的服务是非常严重的，所以Redis是面向快速执行场景的数据库