Redis学习五大数据类型学习以及特殊的三大类型了解

Posted 2021-07-07 三笠·阿卡曼

五大数据类型

Redis字符串（String）

• String类型是二进制安全的。意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。
• String类型是Redis最基本的数据类型，一个Redis中字符串value最多可以是512M；

操作命令

• set key value: 添加键值对；
• get key: 获取key；
• append key value：将给定的 追加到原值的末尾
• strlen key：获得值的长度
• setnx key value：只有在 key 不存在时 设置 key 的值
• incr key：
  • 将 key 中储存的数字值增1
  • 只能对数字值操作，如果为空，新增值为1
• decr key
  • 将 key 中储存的数字值减1
  • 只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1
• incrby / decrby key 步长：将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。

原子性：
所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；
这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。
（1）在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作"，因为中断只能发生于指令之间；
（2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作；
Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程。

• mset …
  同时设置一个或多个 key-value对
• mget …
  同时获取一个或多个 value
• msetnx key1 value1 key2 value2 …
  同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。
  原子性，有一个失败则都失败
• getrange <起始位置><结束位置>
  获得值的范围，类似java中的substring，前包，后包
• setrange <起始位置>
  用 覆写所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始)。
• setex key 过期时间 value
  设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。
• getset key value
  以新换旧，设置了新值同时获得旧值。

Redis–List列表（双向列表实现）

• Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。
• 它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。
  

常用命令

• lpush/rpush … 从左边/右边插入一个或多个值。
• lpop/rpop key：从左边/右边吐出一个值。值在键在，值光键亡。
• rpoplpush 从列表右边吐出一个值，插到列表左边。
• lrange key start stop
• 按照索引下标获得元素(从左到右)
• lrange mylist 0 -1：0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有）；
• lindex key index：按照索引下标获得元素(从左到右)
• llen key：获得列表长度
• linsert key before value newvalue在value的后面插入newvalue插入值;
• lrem key n value：从左边删除n个value(从左到右)；
• lset key index value：将列表key下标为index的值替换成value；

数据结构

• List的数据结构为快速链表quickList。
• 首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，也即是压缩列表。
• 它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。
  当数据量比较多的时候才会改成quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据，结构上还需要两个额外的指针prev和next。
  
• Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。

Redis集合Set

• Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。
• Redis的Set是string类型的无序集合，它底层其实是一个value为null* 的hash表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。
• 一个算法，随着数据的增加，执行时间的长短，如果是O(1)，数据增加，查找数据的时间不变

常用命令

• sadd key value1 value2 …
  将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略
• smembers key 取出该集合的所有值。
• sismember key value 判断集合 key 是否为含有该 value 值，有1，没有0
• scard key 返回该集合的元素个数。
• srem key value1 value2 … 删除集合中的某个元素。
• spop key: 随机从该集合中吐出一个值。
• srandmember key n 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
• smove source destination value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
• sinter key1 key2 返回两个集合的交集元素。
• sunion key1 key2 返回两个集合的并集元素。
• sdiff key1 key2 返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)

数据结构

• Set数据结构是dict字典，字典是用哈希表实现的。
• Java中HashSet的内部实现使用的是HashMap，只不过所有的value都指向同一个对象。Redis的set结构也是一样，它的内部也使用hash结构，所有的value都指向同一个内部值。

Redis 哈希（Hash）

• Redis hash 是一个键值对集合。
• Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。类似Java里面的Map<String,Object>
• 如：用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息，如果用普通的key/value结构来存储
  主要有以下2种存储方式：
  

常用命令

• hset key field value： 给key 集合中的 field 键赋值value
• hget key1 field： 从key1 集合field 取出 value
• hmset key1 field1： value1 field2 value2 … 批量设置hash的值
• hexistskey1： field 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。
• hkeys key： 列出该hash集合的所有field
• hvals key： 列出该hash集合的所有value
• hincrby key field increment： 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1
• hsetnx key field value： 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在 .

数据结构

Hash类型对应的数据结构是两种：ziplist（压缩列表），hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。

Redis 有序集合Zset（sorted set）

• Redis有序集合zset与普通集合set非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。
• 不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分==（score）,这个评分（score）被用来按照从最低分到最高分的方式==排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复了 。
• 因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素。
• 访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。

常用命令

• zadd key score1 value1 score2 value2 …：
  将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。
• zrange key start stop [WITHSCORES] ：
  返回有序集 key 中，下标在start stop 之间的元素
  带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。
• zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]：
  返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
• zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count]：
  同上，改为从大到小排列。
• zincrby key increment value ：为元素的score加上增量
• zrem key value： 删除该集合下，指定值的元素
• zcount key min max： 统计该集合，分数区间内的元素个数
• zrank key value： 返回该值在集合中的排名，从0开始。

案例：如何利用zset实现一个文章访问量的排行榜？

数据结构

• SortedSet(zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。
• zset底层使用了两个数据结构
  （1）hash，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。
  （2）跳跃表，跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表。

跳跃表

1、简介

• 有序集合在生活中比较常见，例如根据成绩对学生排名，根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现，可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、删除；平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂；链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树，实现远比红黑树简单。
  2、实例
  对比有序链表和跳跃表，从链表中查询出51
  （1） 有序链表
  
  要查找值为51的元素，需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。
  （2） 跳跃表
  

• 从第2层开始，1节点比51节点小，向后比较。21节点比51节点小，继续向后比较，后面就是NULL了，所以从21节点向下到第1层，在第1层，41节点比51节点小，继续向后，61节点比51节点大，所以从41向下，在第0层，51节点为要查找的节点，节点被找到，共查找4次。
  从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高

Redis新数据类型

Bitmaps