《Redis从入门到精通学习路线》

一、视频资料

【尚硅谷】Redis 6 入门到精通 超详细 教程

网盘课件资料: https://pan.baidu.com/s/12qUYKb0Sui4_3pKcvBH6UA

提取码: ceqv

二、电子书籍

【Redis设计与实现】

三、博客文章

Redis框架从入门到学精（全）

四、实战项目

1. Java项目《谷粒商城》Java架构师 | 微服务 | 大型电商项目

五、常用网站

1. redis官网
2. Redis 命令参考
3. Spring Data Redis
4. Redisson分布式锁

【Redis设计与实现】

第1章 引言

1.1 Redis版本说明

1.2 章节编排

1.3 推荐的阅读方法

1.4 行文规则

1.5 配套网站

第一部分

第2章 简单动态字符串

• 面试题

  • 1. Redis中set命令存储的字符串是普通字符串吗？
  • 2. Redis中SDS与C字符串区别？
  • 3. Redis中为什么要设计SDS字符串？

• 2.1 SDS的定义

  • 1. 一个SDS示例
    • ❑free属性的值为0，表示这个SDS没有分配任何未使用空间。
    • ❑len属性的值为5，表示这个SDS保存了一个五字节长的字符串。
    • ❑buf属性是一个char类型的数组，数组的前五个字节分别保存了'R'、'e'、'd'、'i'、's'五个字符，而最后一个字节则保存了空字符'\0'。

• 2.2 SDS与C字符串的区别

  • 2.2.1 常数复杂度获取字符串长度

    • C字符串O(N)
    • SDS字符串O(1)

  • 2.2.2 杜绝缓冲区溢出

  • 2.2.3 减少修改字符串时带来的内存重分配次数

    • 因为C字符串的长度和底层数组的长度之间存在着这种关联性，所以每次增长或者缩短一个C字符串，程序都总要对保存这个C字符串的数组进行一次内存重分配操作：

      • ❑如果程序执行的是增长字符串的操作，比如拼接操作（append），那么在执行这个操作之前，程序需要先通过内存重分配来扩展底层数组的空间大小——如果忘了这一步就会产生缓冲区溢出。
      • ❑如果程序执行的是缩短字符串的操作，比如截断操作（trim），那么在执行这个操作之后，程序需要通过内存重分配来释放字符串不再使用的那部分空间——如果忘了这一步就会产生内存泄漏。

  • 2.2.4 二进制安全

    • C字符串中的字符必须符合某种编码（比如ASCII），并且除了字符串的末尾之外，字符串里面不能包含空字符，否则最先被程序读入的空字符将被误认为是字符串结尾，这些限制使得C字符串只能保存文本数据，而不能保存像图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。

  • 2.2.5 兼容部分C字符串函数

    • 这些API总会将SDS保存的数据的末尾设置为空字符，并且总会在为buf数组分配空间时多分配一个字节来容纳这个空字符，这是为了让那些保存文本数据的SDS可以重用一部分＜string.h＞库定义的函数。

• 2.3 SDS API

• 2.4 重点回顾

  • ❑Redis只会使用C字符串作为字面量，在大多数情况下，Redis使用SDS（Simple DynamicString，简单动态字符串）作为字符串表示。

  • ❑比起C字符串，SDS具有以下优点：

    • 1）常数复杂度获取字符串长度。
    • 2）杜绝缓冲区溢出。
    • 3）减少修改字符串长度时所需的内存重分配次数。
    • 4）二进制安全。
    • 5）兼容部分C字符串函数。

• 2.5 参考资料

第3章 链表

• 3.1 链表和链表节点的实现

• 3.2 链表和链表节点的API

• 3.3 重点回顾

  • ❑链表被广泛用于实现Redis的各种功能，比如列表键、发布与订阅、慢查询、监视器等。
  • ❑每个链表节点由一个listNode结构来表示，每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针，所以Redis的链表实现是双端链表。
  • ❑每个链表使用一个list结构来表示，这个结构带有表头节点指针、表尾节点指针，以及链表长度等信息。
  • ❑因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向NULL，所以Redis的链表实现是无环链表。
  • ❑通过为链表设置不同的类型特定函数，Redis的链表可以用于保存各种不同类型的值。

第4章 字典

• 4.1 字典的实现

  Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面可以有多个哈希表节点，而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对。

  • 4.1.1 哈希表
  • 4.1.2 哈希表节点
  • 4.1.3 字典

• 4.2 哈希算法

  • 当要将一个新的键值对添加到字典里面时，程序需要先根据键值对的键计算出哈希值和索引值，然后再根据索引值，将包含新键值对的哈希表节点放到哈希表数组的指定索引上面。
  • 当字典被用作数据库的底层实现，或者哈希键的底层实现时，Redis使用MurmurHash2算法来计算键的哈希值。

• 4.3 解决键冲突

  • Redis的哈希表使用链地址法（separate chaining）来解决键冲突，每个哈希表节点都有一个next指针，多个哈希表节点可以用next指针构成一个单向链表，被分配到同一个索引上的多个节点可以用这个单向链表连接起来，这就解决了键冲突的问题。

• 4.4 rehash

  • 1. 随着操作的不断执行，哈希表保存的键值对会逐渐地增多或者减少，为了让哈希表的负载因子（loadfactor）维持在一个合理的范围之内，当哈希表保存的键值对数量太多或者太少时，程序需要对哈希表的大小进行相应的扩展或者收缩。
  • 2. Redis对字典的哈希表执行rehash的步骤
    • 1）为字典的ht[1]哈希表分配空间
    • 2）将保存在ht[0]中的所有键值对rehash到ht[1]上面
    • 3）当ht[0]包含的所有键值对都迁移到了ht[1]之后（ht[0]变为空表），释放ht[0]，将ht[1]设置为ht[0]，并在ht[1]新创建一个空白哈希表，为下一次rehash做准备。
  • 3. 哈希表的扩展与收缩
    • 1）服务器目前没有在执行BGSAVE命令或者BGREWRITEAOF命令，并且哈希表的负载因子大于等于1。
    • 2）服务器目前正在执行BGSAVE命令或者BGREWRITEAOF命令，并且哈希表的负载因子大于等于5。
    • 根据BGSAVE命令或BGREWRITEAOF命令是否正在执行，服务器执行扩展操作所需的负载因子并不相同，这是因为在执行BGSAVE命令或BGREWRITEAOF命令的过程中，Redis需要创建当前服务器进程的子进程，而大多数操作系统都采用写时复制（copy-on-write）技术来优化子进程的使用效率，所以在子进程存在期间，服务器会提高执行扩展操作所需的负载因子，从而尽可能地避免在子进程存在期间进行哈希表扩展操作，这可以避免不必要的内存写入操作，最大限度地节约内存。

• 4.5 渐进式rehash

  • 1. 这个rehash动作并不是一次性、集中式地完成的，而是分多次、渐进式地完成的。
  • 2. 哈希表渐进式rehash的详细步骤
    • 1）为ht[1]分配空间，让字典同时持有ht[0]和ht[1]两个哈希表。
    • 2）在字典中维持一个索引计数器变量rehashidx，并将它的值设置为0，表示rehash工作正式开始。
    • 3）在rehash进行期间，每次对字典执行添加、删除、查找或者更新操作时，程序除了执行指定的操作以外，还会顺带将ht[0]哈希表在rehashidx索引上的所有键值对rehash到ht[1]，当rehash工作完成之后，程序将rehashidx属性的值增一。
    • 4）随着字典操作的不断执行，最终在某个时间点上，ht[0]的所有键值对都会被rehash至ht[1]，这时程序将rehashidx属性的值设为-1，表示rehash操作已完成。
    • 渐进式rehash的好处在于它采取分而治之的方式，将rehash键值对所需的计算工作均摊到对字典的每个添加、删除、查找和更新操作上，从而避免了集中式rehash而带来的庞大计算量。
  • 3. 渐进式rehash执行期间的哈希表操作
    • 因为在进行渐进式rehash的过程中，字典会同时使用ht[0]和ht[1]两个哈希表，所以在渐进式rehash进行期间，字典的删除（delete）、查找（find）、更新（update）等操作会在两个哈希表上进行。
    • 另外，在渐进式rehash执行期间，新添加到字典的键值对一律会被保存到ht[1]里面，而ht[0]则不再进行任何添加操作，这一措施保证了ht[0]包含的键值对数量会只减不增，并随着rehash操作的执行而最终变成空表。

• 4.6 字典API

• 4.7 重点回顾

  • ❑字典被广泛用于实现Redis的各种功能，其中包括数据库和哈希键。
  • ❑Redis中的字典使用哈希表作为底层实现，每个字典带有两个哈希表，一个平时使用，另一个仅在进行rehash时使用。
  • ❑当字典被用作数据库的底层实现，或者哈希键的底层实现时，Redis使用MurmurHash2算法来计算键的哈希值。
  • ❑哈希表使用链地址法来解决键冲突，被分配到同一个索引上的多个键值对会连接成一个单向链表。
  • ❑在对哈希表进行扩展或者收缩操作时，程序需要将现有哈希表包含的所有键值对rehash到新哈希表里面，并且这个rehash过程并不是一次性地完成的，而是渐进式地完成的。

第5章 跳跃表

• 5.1 跳跃表的实现
• 5.2 跳跃表API
• 5.3 重点回顾

第6章 整数集合

• 6.1 整数集合的实现
• 6.2 升级
• 6.3 升级的好处
• 6.4 降级
• 6.5 整数集合API
• 6.6 重点回顾

第7章 压缩列表

• 7.1 压缩列表的构成
• 7.2 压缩列表节点的构成
• 7.3 连锁更新
• 7.4 压缩列表API
• 7.5 重点回顾

第8章 对象

• 8.1 对象的类型与编码
• 8.2 字符串对象
• 8.3 列表对象
• 8.4 哈希对象
• 8.5 集合对象
• 8.6 有序集合对象
• 8.7 类型检查与命令多态
• 8.8 内存回收
• 8.9 对象共享
• 8.10 对象的空转时长
• 8.11 重点回顾

第二部分

第9章 数据库

• 9.1 服务器中的数据库
• 9.2 切换数据库
• 9.3 数据库键空间
• 9.4 设置键的生存时间或过期时间
• 9.5 过期键删除策略
• 9.6 Redis的过期键删除策略
• 9.7 AOF、RDB和复制功能对过期键的处理
• 9.8 数据库通知
• 9.9 重点回顾

第10章 RDB持久化

• 10.1 RDB文件的创建与载入
• 10.2 自动间隔性保存
• 10.3 RDB文件结构
• 10.4 分析RDB文件
• 10.5 重点回顾
• 10.6 参考资料

第11章 AOF持久化

• 11.1 AOF持久化的实现
• 11.2 AOF文件的载入与数据还原
• 11.3 AOF重写
• 11.4 重点回顾

第12章 事件

• 12.1 文件事件
• 12.2 时间事件
• 12.3 事件的调度与执行
• 12.4 重点回顾
• 12.5 参考资料

第13章 客户端

• 13.1 客户端属性
• 13.2 客户端的创建与关闭
• 13.3 重点回顾

第14章 服务器

• 14.1 命令请求的执行过程
• 14.2 serverCron函数
• 14.3 初始化服务器
• 14.4 重点回顾

第三部分

第15章 复制

• 15.1 旧版复制功能的实现
• 15.2 旧版复制功能的缺陷
• 15.3 新版复制功能的实现
• 15.4 部分重同步的实现
• 15.5 PSYNC命令的实现
• 15.6 复制的实现
• 15.7 心跳检测
• 15.8 重点回顾

第16章 Sentinel

• 16.1 启动并初始化Sentinel
• 16.2 获取主服务器信息
• 16.3 获取从服务器信息
• 16.4 向主服务器和从服务器发送信息
• 16.5 接收来自主服务器和从服务器的频道信息
• 16.6 检测主观下线状态
• 16.7 检查客观下线状态
• 16.8 选举领头Sentinel
• 16.9 故障转移
• 16.10 重点回顾
• 16.11 参考资料

第17章 集群

• 17.1 节点
• 17.2 槽指派
• 17.3 在集群中执行命令
• 17.4 重新分片
• 17.5 ASK错误
• 17.6 复制与故障转移
• 17.7 消息
• 17.8 重点回顾

第四部分

第18章 发布与订阅

• 18.1 频道的订阅与退订
• 18.2 模式的订阅与退订
• 18.3 发送消息
• 18.4 查看订阅信息
• 18.5 重点回顾
• 18.6 参考资料

第19章 事务

• 19.1 事务的实现
• 19.2 WATCH命令的实现
• 19.3 事务的ACID性质
• 19.4 重点回顾
• 19.5 参考资料

第20章 Lua脚本

• 20.1 创建并修改Lua环境
• 20.2 Lua环境协作组件
• 20.3 EVAL命令的实现
• 20.4 EVALSHA命令的实现
• 20.5 脚本管理命令的实现
• 20.6 脚本复制
• 20.7 重点回顾
• 20.8 参考资料

第21章 排序

• 21.1 SORT＜key＞命令的实现
• 21.2 ALPHA选项的实现
• 21.3 ASC选项和DESC选项的实现
• 21.4 BY选项的实现
• 21.5 带有ALPHA选项的BY选项的实现
• 21.6 LIMIT选项的实现
• 21.7 GET选项的实现
• 21.8 STORE选项的实现
• 21.9 多个选项的执行顺序
• 21.10 重点回顾

第22章 二进制位数组

• 22.1 位数组的表示
• 22.2 GETBIT命令的实现
• 22.3 SETBIT命令的实现
• 22.4 BITCOUNT命令的实现
• 22.5 BITOP命令的实现
• 22.6 重点回顾
• 22.7 参考资料

第23章 慢查询日志

• 23.1 慢查询记录的保存
• 23.2 慢查询日志的阅览和删除
• 23.3 添加新日志
• 23.4 重点回顾

第24章 监视器

• 24.1 成为监视器
• 24.2 向监视器发送命令信息
• 24.3 重点回顾

XMind - Trial Version