Redis技术专题系列之核心数据结构特性介绍和案例分析

Posted 2021-05-12 快乐是种生活态度

Redis为什么每秒支持10w并发

Redis常用存储类型

Redis底层提供了5种数据结构：字符串、哈希、列表、集合、有序集合

下图非常形象的表示了数据结构： 

字符串String

常用命令

• EX seconds：设置失效时长，单位秒
• PX milliseconds：设置失效时长，单位毫秒
• NX：key不存在时设置value，成功返回OK，失败返回(nil)
• XX：key存在时设置value，成功返回OK，失败返回(nil)

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

批量存储字符串键值对

MSET key value [key value...]

设置一个不存在的key

SETNX key value

获取key对应的value

GET key

批量获取字符串键值

MGET key [key...]

删除一个键

DEL key [key...]

设置一个键的过期时间(秒)

EXPIRE key seconds

原子操作

将key中储存的数字值加1

INCR key

将key中储存的数字值减1

DECR key

将key中储存的数字值加increment

INCRBY key increment

将key中储存的数字值减decrement

INCRBY key decrement

---

String应用场景

单值存储

SET sentinel:status 1
GET sentinel:status

对象存储

JSON格式

SET user:1001 {"userId":1001, "userName":"张三", "age":28}
GET user:1001
MSET user:1001:name 张三 user:1001:age 28
MGET user:1001:name user:1001:age

分布式锁

返回1表示获取锁成功，返回0表示获取锁失败

SET lock:product:100001 1 EX 30 NX

处理成功后释放锁

DEL lock:product:100001

计数器

INCR article:readcount:18021 // 文章id为18021阅读数量+1
GET article:readcount:18021  // 查询文章id为18021阅读数量
DECR product:count:100001  // 产品id为100001库存-1
GET product:count:100001    // 查询产品id为100001库存

Web集群Session共享

SET sessionId  {"userId":1001,"name":"张三","auth":""}

分布式全局主键id

INCRBY order:ids 1000   // 给订单服务生成1000个主键id

哈希Hash

存储一个哈希表key的键值

HSET key field value

存储一个不存在的哈希表key的键值

HSETNX key field value

存储多个哈希表key的键值

HMSET key field value [field value ...]

获取哈希表key对应的field键值

HGET key field

批量获取哈希表key中多个field键值

HMGET key field [field ...]

批量删除哈希表key中的field键值

HDEL key field [field ...]

返回哈希表key中field的数量

HLEN key

返回哈希表key中所有的键值

HGETALL key

删除key，整个hash表全部删除

DEL key

为哈希表key中field键的值加上增量increment

HINCRBY key field increment

hash应用场景

存储对象

hmset userinfo id:1001:name 张三 id:1001:age 28
hmget userinfo id:1001:name id:1001:age
hmset user:1001 id 1001 name 张三 age 28
expire user:1001 30
hgetall user:1001

电商购物车

用户id为key，商品id为field，商品数量为value

添加商品

hset cart:user:1001 10088 1
hset cart:user:1001 10072 1
hset cart:user:1001 10192 1

商品增加数量

hincrby cart:user:1001 10088 1

获取商品总数

hlen cart:user:1001

删除商品

hdel cart:user:1001 10072

查询商品列表

hgetall cart:user:1001

hash优缺点

优点

同类数据归类整合储存，方便数据管理，相比string操作消耗内存与cpu更小，相比string储存更节省空间

缺点

过期功能只能设置在key上，无法对field单独设置key，一个key不能存太多的field

List集合

常用操作

list列表左边依次插入一个或多个value

LPUSH list value [value ...]

list列表右边依次插入一个或多个value

RPUSH list value [value ...]

移除list列表最左边的元素并返回

LPOP list

移除list列表最右边的元素并返回

RPOP list

返回列表list中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定

LRANGE list start stop

从list列表中弹出最左边的元素，如果list为空则阻塞timeout秒

BLPOP list [timeout]

从list列表中弹出最右边的元素，如果list为空则阻塞timeout秒

BRPOP list [timeout]

list实现数据结构

• 栈（FILO）：LPUSH + LPOP 或 RPUSH + RPOP
• 队列（FIFO）：LPUSH + RPOP 或 RPUSH + LPOP
• 阻塞队列：LPUSH + BRPOP或RPUSH+BLPOP

list应用场景

消息队列

利用list的LPUSH + BRPOP实现一个消息队列，故而可以实现一个简单的点对点消息队列

点赞用户列表

利用RPUSH + LRANGE组合实现点赞用户列表功能

消息推送

利用LPUSH + LRANGE组合实现消息推送功能

Set集合

常用操作

往集合key中存入一个或多个元素，元素存在则忽略，元素不存在则存入

SADD key [member] [member...]

从集合key中移除一个或多个元素，不存在的元素则忽略

SREM key [member] [member...]

获取集合key中所有元素

SMEMBERS key

获取集合key总个数

SCARD key

判断member元素在key集合中是否存在

SISMEMBER key member

从集合key中随机选择出count个元素，元素不从集合key中删除

SRANDMEMBER key [count]

从集合key中移除随机count个元素

SPOP key [count]

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多个集合求交集

SINTER key [key...]

将交集结果存入destination集合中

SINTERSTORE destination key1 [key2] 

将交集结果存入destination集合中

SUNION key1 [key2] 

将并集结果存入destination集合中

SUNIONSTORE destination key1 [key2]

差集运算

SDIFF key1 [key2] 

将差果存入destination集合中

SDIFFSTORE destination key1 [key2]

应用场景

抽奖小程序

奖品id为1001的抽奖添加10293用户

SADD draw:prizes:1001 10293

查看所有参与抽奖用户

SMEMBERS draw:prizes:1001

抽奖

SPOP draw:prizes:1001
SPOP draw:prizes:1001 N

点赞、收藏功能

收藏

• 用户id为29102收藏了文章id为1001

SADD collect:article:1001 29102

　　郑州妇科医院哪家好:http://yyk.39.net/zz3/zonghe/1d426.html

　　郑州妇科医院排名:http://jbk.39.net/yiyuanfengcai/yyjs_sysdfkyy/

取消收藏

• 用户id为29102取消收藏文章id为1001

SREM collect:article:1001 29102

检查用户是否收藏

SISMEMBER collect:article:1001 29102

获取收藏的用户列表

SMEMBERS collect:article:1001

获取收藏用户数

SCARD collect:article:1001

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ZSet有序集合

常用操作

向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数

ZADD key score1 member1 [score2 member2] 

从有序集合key中删除key

ZREM key member [member...]

返回有序集合key中元素member的分值

ZSCORE key member

为有序集合key中元素member的分值加上increment

ZINCRBY key increment member 

返回有序集合key中元素个数

ZCARD key 

正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素

ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 

倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] 

并集计算

ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...]  

交集计算

ZINTERSTORE destkey numkeys key [key ...] 

应用场景

排行榜功能

文章id10001在20210426日被点击一次

ZINCRBY hotnews:20210426 1 10001 

展示当天热点前十新闻

ZREVRANGE hotnews:20210426 0 10 WITHSCORES

七日搜索榜单计算

ZUNIONSTORE hotnews:20210426-20210502 hotnews:20210426 hotnews:20210427 ... hotnews:20210502

展示七日排行前十

ZREVRANGE hotnews:20210426-20210502 0 10 WITHSCORES

Redis为什么每秒支持10w并发

• 单线程设计，避免线程上下文切换
• 基于内存操作运算
• 使用IO多路复用技术实现对多个并发请求的响应