Redis学习二（常用五大数据类型）

Posted 2021-06-12 雾里看花

1. String（字符串）

1.1 简介

• String是Redis最基本的类型，一个key对应一个value。
• 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

1.2 常用命令

• set [EX seconds | PX millisenconds | KEEPTTL] [NX|XX] 添加键值对
  • EX seconds key的超时秒数
  • PX millisenconds key的超毫秒数
  • NX 当key不存在时添加
  • XX 当key存在时添加
• get 查询对应键值
• append 将给定的 追加到原值的末尾
• strlen 获得值的长度
• setnx 只有在 key 不存在时 设置 key 的值
• incr 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 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 <步长>将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。
• 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 ..... 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。
• 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 <过期时间> 设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。
• getset 以新换旧，设置了新值同时获得旧值。

1.3 数据结构说明

String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)，String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)

如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。

2. List(列表)

2.1 简介

• 单键多值，简单的字符串列表，按照插入顺序排序。
• 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。

2.2 常用命令

• lpush/rpush .... 从左边/右边插入一个或多个值。
• lpop/rpop 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 按照索引下标获得元素(从左到右，-1 表示右边第一个)
• lindex 按照索引下标获得元素(从左到右)
• llen 获得列表长度
• linsert before 在的后面插入插入值
• lrem 从左边删除n个value(从左到右)
• lset将列表key下标为index的值替换成value

2.3 数据结构

List的数据结构为快速链表quickList。

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。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。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。

3. Set(集合)

3.1 简介

• 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
• 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)。

3.2 常用命令

• sadd ..... 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 取出该集合的所有值。
• sismember 判断集合是否为含有该值，有1，没有0
• scard返回该集合的元素个数。
• srem .... 删除集合中的某个元素。
• spop 随机从该集合中吐出一个值。
• srandmember 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
• smove value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
• sinter 返回两个集合的交集元素。
• sunion 返回两个集合的并集元素。
• sdiff 返回两个集合的*差集*元素(key1中的，不包含key2中的)

3.3 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。

4. Hash(哈希)

4.1 简介

• 键值对集合，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>

4.2 常用命令

• hset 给集合中的 键赋值

• hget 从集合取出 value

• hmset ... 批量设置hash的值

• hexists查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。

• hkeys 列出该hash集合的所有field

• hvals 列出该hash集合的所有value

• hincrby 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1

• hsetnx 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在 .

4.3 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。

5. Zset(sorted set有序集合)

5.1 简介

• 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。

5.2 常用命令

• zadd …将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。

• zrange [WITHSCORES] 返回有序集 key 中，下标在之间的元素带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。

• zrangebyscore key min max [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 max min [withscores] [limit offset count] 同上，改为从大到小排列。

• zincrby 为元素的score加上增量

• zrem 删除该集合下，指定值的元素

• zcount 统计该集合，分数区间内的元素个数

• zrank 返回该值在集合中的排名，从0开始。

5.3 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

  • 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。

  • 实例

    • 有序列表

      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。

    • 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。