Redis

概述

• 广泛使用的内存缓存
• 使用多路IO进行事件驱动的单线程处理所有事件的操作
• 启动 Redis => docker => docker redis => 默认端口映射 6379 => docker run --name first-redis -p 6379:6379 -d redis

操作系统基本原理

1. CPU 是时钟驱动的，基本执行单位是指令
2. 指令来自程序的代码段
3. CPU 读取程序的代码段，挨个执行指令
   • 可以从内存和寄存器交换数据
   • 可以执行计算
   • 可以跳转
4. 某一个时刻只有一个进程或线程占有 CPU，执行指令

当上下文切换发生时

CPU 需要：

1. 保存现场 => 正在执行的任务的所有寄存器
2. 恢复现场 => 即将被执行的任务的所有寄存器

上下文切换有多慢: 切换上下文需要数千个时钟周期

Redis 为什么这么快

• 完全基于内存 => CPU(10^-9 s == 1ns) 比内存快3个数量级，内存比硬盘快3个数量级 => CPU 是时钟周期驱动的，CPU的速度比内存快大约3个数量级
• 优秀的数据结构设计
• 单一线程，避免上下文切换的开销和避免锁的开销
• 事件驱动，非阻塞
• IO 多路复用机制

IO 多路复用机制

• 如何从操作系统的 IO 中读写数据？ => recv(receive)/send 系统调用(recv/send 默认阻塞) => 阻塞了多个线程 => 线程昂贵 + 上下文切换 => IO 多路复用：一个线程可以同时服务海量的 Socket 连接

IO 模型

• Blocking IO => recv 阻塞至有数据返回 => FileInputStream.read() => Reads a byte of data from this input stream. This method blocks if no input is yet available.
• Non-blocking IO => 如果无数据，recv 立即返回，给出一个状态码

多路 IO

• 同时监控多个 Socket
• select | poll
  • 监控多个 file descriptor(FD 文件描述符)
  • 功能几乎相同，共用代码
  • 当返回时，需要轮询 PF 列表检查是否有事件发生
• epoll => 当返回时，只要有事件发生的 FD 会被返回 => Redis 使用 epoll

数据结构

Structure Type	What is contained
String	String, Integers, or floating-point values
List	Linked list of strings
Set	Unordered collection of unique strings
Hash	Unordered hash table of keys to values(Java HashMap, key-value must be a string)
ZSet(sorted set)	Ordered mapping of string members to floating-point scores, ordered by score(有序的集合， TreeSet)

Spring Boot Redis

• @Bean

1. 创建 RedisTemplate
2. @Autowired RedisTemplate

Redis 存在最大的意义在于在多个机器分布式集群中共享数据

Java Object 序列化 => 字节流 => java.io.Serializable

在 Spring Boot 中使用 Redis

1. docker 启动 Redis 服务
2. 配置 Redis Spring Boot starter
3. 在 Spring 中配置 Redis

   spring.redis.host=localhost // 本机
   spring.redis.port=6379
   

4. 配置 Redis Template

   @Configuration
   public class ApplicationConfig {
       @Bean
       RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
           RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
           redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
           return redisTemplate;
       }
   }
   

   注意
5. 在使用的地方注入即可

知识点

1. 阻塞 vs 死循环
   • 阻塞 => 不占用 CPU
   • 死循环 => 占用 CPU 100%
2. Java 中一个线程大约占用 1M - 4M 的内存 => 一个 JVM 中最多就开几千个线程
3. // TODO: bitmap