Redis .NET操作

本文轉載自查看原文 2018-10-02 15:33 1698 NoSQL/ NOSQL：Redis

Redis是一個支持數據結構更多的鍵值對數據庫。它的值不僅可以是字符串等基本數據類型，也可以是類對象，更可以是Set、List、計數器等高級的數據結構。
　　Memcached也可以保存類似於Set、List這樣的結構，但是如果說要向List中增加元素，Memcached則需要把List全部元素取出來，然后再把元素增加進去，然后再保存回去，不僅效率低，而且有並發訪問問題。Redis內置的Set、List等可以直接支持增加、刪除元素的操作，效率很高，操作是原子的。

Memcached數據存在內存中，memcached重啟后數據就消失；
Redis會把數據持久化到硬盤中，Redis重啟后數據還存在。

1 安裝

redis for windows >=2.8的版本支持直接安裝為windows服務（Redis-x64-3.2.100.msi才可以，zip不行）
https://github.com/MicrosoftArchive/redis
如果下載msi自動裝完服務，如果下載zip需要按照下面的方法安裝為服務：
http://www.runoob.com/redis/redis-install.html

2 redis與Memcached 區別

2.1 redis優缺點

2.1.1 redis的優點：

支持string、list、set、geo等復雜的數據結構。
高命中的數據運行時是在內存中，數據最終還是可以保存到磁盤中，這樣服務器重啟之后數據還在。
服務器是單線程的，來自所有客戶端的所有命令都是串行執行的，因此不用擔心並發修改（串行操作當然還是有並發問題）的問題，編程模型簡單；
支持消息訂閱/通知機制，可以用作消息隊列；
Key、Value最大長度允許512M；

2.1.2 redis的缺點：

Redis是單線程的，因此單個Redis實例只能使用一個CPU核，不能充分發揮服務器的性能。可以在一台服務器上運行多個Redis實例，不同實例監聽不同端口，再互相組成集群。
做緩存性能不如Memcached；

2.2 Memcached的優缺點

2.2.1 Memcached的優點：

多線程，可以充分利用CPU多核的性能；
做緩存性能最高；

2.2.2 Memcached的缺點：

只能保存鍵值對數據，鍵值對只能是字符串，如果有對象數據只能自己序列化成json
字符串；
數據保存在內存中，重啟后會丟失；
Key最大長度255個字符，Value最長1M。

2.3 總結

Memcached只能當緩存服務器用，也是最合適的；Redis不僅可以做緩存服務器（性能沒有Memcached好），還可以存儲業務數據。

3 redis命令行管理客戶端

3.1 直接啟動redis安裝目錄下的redis-cli即可。

執行set myKey abc，就是設置鍵值對myKey=abc
執行get myKey就是查找名字是myKey的值；
keys *是查找所有的key
key *n*是查找所有名字中含有n的key

3.2 數據沒有隔離性

和Redis一樣，Redis也是不同系統放到Redis中的數據都是不隔離的，因此設定Key的時候也要選擇好Key。

3.3 盡量選用默認的數據庫

Redis服務器默認建了16個數據庫，Redis的想法是讓大家把不同系統的數據放到不同的數據庫中。但是建議大家不要這樣用，因為Redis是單線程的，不同業務都放到同一個Redis實例的話效率就不高，建議放到不同的實例中。因此盡量只用默認的db0數據庫。

命令行下可以用select 0、select 1這樣的指令切換數據庫，最高為15。試試在不同數據庫下新建、查詢數據。

了解的常用的幾個命令就可以。所有對數據的操作都可以通過命令行進行，后面講的.net操作Redis的驅動其實就是對這些命令的封裝。

4 GUI管理客戶端

RedisDesktopManager （0.9.3以后需要訂閱）
https://github.com/uglide/RedisDesktopManager/releases

5 .NET連接redis

推薦組件：StackExchange.Redis
https://stackexchange.github.io/StackExchange.Redis/

其他作品：
NewLife.Redis基礎教程
https://www.cnblogs.com/nnhy/p/icache.html

using (ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect("localhost:6379")) 
{ 
 
IDatabase db = redis.GetDatabase();
//默認是訪問db0數據庫，可以通過方法參數指定數字訪問不同的數據庫 
 
db.StringSet("Name", "abc"); 
}

支持設置過期時間：

db.StringSet("name", "rupeng.com", TimeSpan.FromSeconds(10))

獲取數據：

string s = db.StringGet("Name")
//如果查不到則返回null

Redis里所有方法幾乎都支持異步，比如StringGetAsync()、StringSetAsync()，盡量用異步方法。

注意看到訪問的參數、返回值是RedisKey、RedisValue類型，進行了運算符重載，可以和string、
byte[]之間進行隱式轉換。

6 命令

6.1 鍵（Key）

因為Redis里所有數據類型都是用KeyValue保存，因此Key操作針對所有數據類型，

KeyDelete(RedisKey key)：根據Key刪除；
KeyExists(RedisKey key)判斷Key是否存在，盡量不要用，因為會有並發問題；
KeyExpire(RedisKey key, TimeSpan? expiry)、KeyExpire(RedisKey key, DateTime? expiry) 設置過期時間；

6.2 字符串(String)

可以用 StringGet、StringSet 來讀寫鍵值對，是基礎操作
StringAppend(RedisKey key, RedisValue value)：向Key的Value中附加內容，不存在則新建；

6.2.1 場景：計數器

可以用作計數器：db.StringIncrement("count", 2.5); 給 count 這個計數器增加一個值，如果不存在
則從0開始加；db.StringDecrement("count",1)計數器減值；獲取還是用StringGet()獲取字符串類型的
值。比如可以用這個來計算新聞點擊量、點贊量，效率非常高。

public class NewsController : Controller
    {
        private  string NEWSPREFIX = "WX_NEWS_";
        // GET: News
        public async Task<ActionResult> Index(int id)
        {
            
            using (ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect("localhost:6379"))
            {

                IDatabase db = redis.GetDatabase();
                //默認是訪問db0數據庫，可以通過方法參數指定數字訪問不同的數據庫 
                string clickCount = NEWSPREFIX + Request.UserHostAddress + "_ClickCount_" + id;
               
			   // Task<long> StringIncrementAsync：
                // 返回值：The value of key after the increment. （遞增后的值）
			   long increment = await db.StringIncrementAsync(clickCount);
			   
              //RedisValue count = await db.StringGetAsync(clickCount);
                //ViewBag.count = count;
				
                ViewBag.count = increment;
            }

            return View();
        }
    }

index.cshtml

<h2>點擊量：@ViewBag.count</h2>

6.2 列表(List)

Redis列表是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。你可以添加一個元素到列表的頭部（左邊）或者尾部（右邊）
一個列表最多可以包含 2³² - 1 個元素 (4294967295, 每個列表超過40億個元素)。

6.2.1 常用方法

1.從左側壓棧：ListLeftPush(RedisKey key, RedisValue value) ；
2.從左側彈出：RedisValue ListLeftPop(RedisKey key) ；
3.從右側壓棧：ListRightPush(RedisKey key, RedisValue value ) ；
4.從右側彈出：RedisValue ListRightPop(RedisKey key) ；
5.獲取Key為key的List中第index個元素的值：RedisValue ListGetByIndex(RedisKey key, long index) ；
6.獲取Key為key的List中元素個數：long ListLength(RedisKey key) ；

盡量不要用ListGetByIndex、ListLength因為會有並發問題。
如果是讀取而不pop，則使用 ListRange：RedisValue[] ListRange(RedisKey key, long start = 0, long stop = -1)。不傳 start、end 表示獲取所有數據。指定之后則獲取某個范圍。

6.2.2 應用場景

　　可以把Redis的list當成消息隊列使用，比如向注冊用戶發送歡迎郵件的工作，可以在注冊的流程中把要發送郵件的郵箱放到list中，另一個程序從list中pop獲取郵件來發送。生產者、消費者模式。把生產過程和消費過程隔離。

6.3 集合(Set)

Redis 的 Set 是 String 類型的無序集合。集合成員是唯一的，這就意味着集合中不能出現重復的數據。
Redis 中集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的復雜度都是 O(1)。
集合中最大的成員數為 2³²- 1 (4294967295, 每個集合可存儲40多億個成員)。

List與Set區別：

6.3.1 常用方法

SetAdd(RedisKey key, RedisValue value) 向set中增加元素
bool SetContains(RedisKey key, RedisValue value) 判斷set中是否存在某個元素；
long SetLength(RedisKey key) 獲得set中元素的個數；
SetRemove(RedisKey key, RedisValue value)從set中刪除元素；
RedisValue[] SetMembers(RedisKey key)獲取a集合中的元素；

如果使用set保存封禁用id等，就不用做重復性判斷了。

6.4 有序集合(sorted set)

Redis 有序集合。
與Set不同的是，每個元素都會關聯一個double類型的分數。redis正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。
有序集合的成員是唯一的,但分數(score)卻可以重復。
集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的復雜度都是O(1)。集合中最大的成員數為 2³²- 1 (4294967295, 每個集合可存儲40多億個成員)。

6.4.1 常用方法

SortedSetAdd(RedisKey key, RedisValue member, double score)

在key這個sortedset中增加member，並且給這個member打分，如果member已經存在，則覆蓋之前的打分；

double SortedSetIncrement(RedisKey key, RedisValue member, double value)

給key中member這一項增加value分；

double SortedSetDecrement(RedisKey key, RedisValue member, double value)

給key中member這一項減value分；

SortedSetEntry[] SortedSetRangeByRankWithScores(RedisKey key, long start = 0, long stop = -1, Order order = Order.Ascending)

根據排序返回 sortedset中的元素以及元素的打分，start、stop用來分頁查詢、order用來指定排序規則。

RedisValue[] SortedSetRangeByRank(RedisKey key, long start = 0, long stop = -1, Order order = Order.Ascending)

根據打分排序返回值，可以根據序號查詢其中一部分；

RedisValue[] SortedSetRangeByScore(RedisKey key, double start = double.NegativeInfinity, double stop = double.PositiveInfinity, Exclude exclude = Exclude.None, Order order = Order.Ascending, long skip = 0, long take = -1)

根據打分排序返回值，可以只返回start- stop 這個范圍的打分；

6.4.2 sortedset應用場景

用戶每搜一次一個關鍵詞，就給這個關鍵詞加一分；展示熱搜的時候就把前N個獲取出來就行了；
高積分用戶排行榜；
熱門商品；
給寶寶投票；

6.5 哈希(Hash)

Redis hash 是一個string類型的field和value的映射表，hash特別適合用於存儲對象。
Redis 中每個 hash 可以存儲 2³² - 1 鍵值對（40多億）。

6.5.1 應用場景

存儲文章數據
文章對象序列化后使用一個字符串類型鍵存儲，可是這種方法無法提供對單個字段的原子讀寫操作，從而產生競態條件。如兩個客戶端同事修改不同屬性存儲，后者覆蓋前者。

使用多個字符串類型鍵存儲一個對象，好處是只要修改一處屬性，十分方便。

使用一個散列類型鍵存儲一個對象更適合。散列更適合這個場景。

6.6 GEO 地理位置

Geo是Redis 3.2版本后新增的數據類型，用來保存興趣點（POI，point of interest）的坐標信息。
可以實現計算兩POI之間的距離、獲取一個點周邊指定距離的POI。

6.6.1 常用方法

1.下面添加興趣點數據，”1”、”2”是點的主鍵，點的名稱、地址、電話等存到其他表中。

db.GeoAdd("ShopsGeo", new GeoEntry(116.34039, 39.94218,"1")); 
db.GeoAdd("ShopsGeo", new GeoEntry(116.340934, 39.942221, "2")); 
db.GeoAdd("ShopsGeo", new GeoEntry(116.341082, 39.941025, "3")); 
db.GeoAdd("ShopsGeo", new GeoEntry(116.340848, 39.937758, "4")); 
db.GeoAdd("ShopsGeo", new GeoEntry(116.342982, 39.937325, "5")); 
db.GeoAdd("ShopsGeo", new GeoEntry(116.340866, 39.936827, "6"));

2.刪除一個點

GeoRemove(RedisKey key, RedisValue member)

3.根據點的主鍵獲取坐標：

GeoPosition? pos = db.GeoPosition("ShopsGeo", "1")

4.查詢兩個POI之間的距離：

double? dist = db.GeoDistance("ShopsGeo", "1", "5", GeoUnit.Meters);//最后一個參數為距離單位

5.獲取一個POI周邊的POI：

GeoRadiusResult[] results = db.GeoRadius("ShopsGeo", "2", 200, GeoUnit.Meters);//獲取”2”這個周邊200米范圍內的POI 
foreach(GeoRadiusResult result in results) 
{ 
		Console.WriteLine("Id="+result.Member+",位置"+result.Position+"，距離"+result.Distance); 
}

6.獲取一個坐標（這個坐標不一定是POI）周邊的POI：

GeoRadiusResult[] results = db.GeoRadius("ShopsGeo", 116.34092, 39.94223, 200, GeoUnit.Meters);// 獲取(116.34092, 39.94223)這個周邊200米范圍內的POI 
foreach(GeoRadiusResult result in results) 
{ 
Console.WriteLine("Id="+result.Member+",位置"+result.Position+"，距離"+result.Distance); 
}

Geo Hash原理：http://www.cnblogs.com/LBSer/p/3310455.html

7 批量操作

如果一次性操作很多，會很慢，那么可以使用批量操作，兩種方式：

幾乎所有的操作都支持數組類型，這樣就可以一次性操作多條數據：比如

GeoAdd(RedisKey key, GeoEntry[] values)
SortedSetAdd(RedisKey key, SortedSetEntry[] values)

如果一次性的操作不是簡單的同類型操作，那么就要使用批量模式：

IBatch batch = db.CreateBatch(); 
db.GeoAdd("ShopsGeo1", new GeoEntry(116.34039, 39.94218, "1")); 
db.StringSet("abc", "123"); 
batch.Execute();

會把當前連接的CreateBatch()、Execute() 之間的操作一次性提交給服務器。

8 分布式鎖

多線程中的lock等的作用范圍是當前的程序范圍內的，如果想跨多台服務器的鎖（盡量避免這樣搞），就要使用分布式鎖

using (ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect("localhost:6379"))
            {
                IDatabase db = redis.GetDatabase();

                RedisValue token = Environment.MachineName;
                //實際項目秒殺此處可換成商品ID 
                //第三個參數為鎖超時時間，鎖占用最多10秒鍾，超過10秒鍾如果還沒有LockRelease，則也自動釋放鎖，避免了死鎖
                if (db.LockTake("mylock", token, TimeSpan.FromSeconds(10)))
                {
                    try
                    {
                        Console.WriteLine("操作開始~");
                        Thread.Sleep(30000);
                        Console.WriteLine("操作完成~");
                    }
                    finally
                    {
                        db.LockRelease("mylock", token);
                    }
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("獲得鎖失敗");
                }
                Console.ReadKey();
            }

9 搶紅包案例

把這個紅包數組以List的形式存到Redis中；
用戶搶紅包就是從List中Pop取紅包。

發出一個固定金額的紅包，由若干個人來搶，需要滿足哪些規則？

1.所有人搶到金額之和等於紅包金額，不能超過，也不能少於。
2.每個人至少搶到一分錢。
3.要保證所有人搶到金額的幾率相等。

9.1 二倍均值法

參考：程序員小灰——漫畫：如何實現搶紅包算法？
剩余紅包金額為M，剩余人數為N，那么有如下公式：

每次搶到的金額 = 隨機區間（0， M / N X 2）

這個公式，保證了每次隨機金額的平均值是相等的，不會因為搶紅包的先后順序而造成不公平。
舉個栗子：

假設有10個人，紅包總額100元。100/10X2 = 20, 所以第一個人的隨機范圍是（0，20 )，平均可以搶到10元。
假設第一個人隨機到10元，那么剩余金額是100-10 = 90 元。90/9X2 = 20, 所以第二個人的隨機范圍同樣是（0，20 )，平均可以搶到10元。
假設第二個人隨機到10元，那么剩余金額是90-10 = 80 元。80/8X2 = 20, 所以第三個人的隨機范圍同樣是（0，20 )，平均可以搶到10元。
以此類推，每一次隨機范圍的均值是相等的。

        static void Main(string[] args)
        {
                //例子：50元分配10個人
                List<int> amountList = divideRedPackage(5000, 10);
                foreach (double amount in amountList)
                {
                    double item = (amount / 100);
                    Console.WriteLine($"搶到金額：{item}");
                }
        }

        //發紅包算法，金額參數以分為單位
        public static List<int> divideRedPackage(int totalAmount, int totalPeopleNum)
        {
            List<int> amountList = new List<int>();
            int restAmount = totalAmount;
            int restPeopleNum = totalPeopleNum;
            Random random = new Random();
            for (int i = 0; i < totalPeopleNum - 1; i++)
            {
                //隨機范圍：[1，剩余人均金額的兩倍)，左閉右開
                int amount = random.Next(restAmount / restPeopleNum * 2 - 1) + 1;
                restAmount -= amount;
                restPeopleNum--;
                amountList.Add(amount);
            }
            amountList.Add(restAmount);
            return amountList;
        }

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