RedisRedis 数据结构介绍

Posted 2022-08-11 吞吞吐吐大魔王

文章目录

• 1. Redis 数据结构介绍
• 2. Redis 通用命令
• 3. String 类型
• 4. Key 的层级格式
• 5. Hash 类型
• 6. List 类型
• 7. Set 类型
• 8. SortedSet 类型

1. Redis 数据结构介绍

Redis 是一个 key-value 的数据库，key 一般是 String 类型，但 value 类型多种多样，下面就举了几个例子：

value 类型	示例
String	hello world
Hash	name: “Jack”, age: 13
List	[A -> B -> C -> C]
Set	A, B, C
SortedSet	A: 1, B: 2, C: 3
GEO	A: (120.3, 30.5)
BitMap	0110110101110101011
HyperLog	0110110101110101011

前五种为基本类型，后三种为特殊类型，除了这几种类型之外还有用来处理消息队列的类型等等。

在 Redis 的官网（https://redis.io/commands/?group=string）中可以很方便的查询到操作不同数据结构的命令。

2. Redis 通用命令

通用命令是部分数据类型都可以使用的指令，常见的有：

• KEYS：查看符合模板的所有 key（不建议在生产环境设备上使用，因为采用模糊查询，效率不高，又因为 Redis 是单线程的，所以在查询时间内无法执行其它命令，造成阻塞。）

  # 查询所有的 key
  KEYS *
  
  # 查询以 n 开头的 key
  KEYS n*
  

• DEL：删除一个指定的 key，返回值为被删除的个数

  # 删除为 name 的 key
  DEL name
  
  # 删除多个 key（如果这四个 key 都存在则返回4，如果只存在前三个，则也能删除成功，返回 3）
  DEL k1 k2 k3 k4
  

• EXISTS：判断 key 是否，返回存在的个数

  # 判断 key 为 name 是否存在
  EXISTS name
  

• EXPIRE：给一个 key 设置有效期（单位是秒），有效期到期时，该 key 会被自动删除

  # 给为 name 的 key 设置 20s 有效期
  EXPIRE name 20
  

• TTL：查看一个 key 的剩余有效期（有效期过了结果为 -2，未设置有效期（永久）结果为 -1）

  # 查看 name 的有效期
  TTL name
  

• help [command]：查看一个命令的具体用法

3. String 类型

String 类型其 value 就是字符串，不过根据字符串格式的不同分为三类：

• string：普通字符串
• int：整数类型，可以做自增、自减操作
• float：浮点类型，可以做自增、自减操作

KEY	VALUE
name	jack
age	21
score	95.5

不管是哪种格式，底层都是字节数组形式存储，只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过512m。

常见命令：

• SET：添加或者修改已经存在一个 String 类型的键值对

  SET name jack
  

• GET：根据 key 获取 String 类型的 value

  GET name
  

• MSET：批量添加多个 String 类型的键值对

  MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3
  

• MGET：根据多个 key 获取多个 String 类型的 value

  MGET k1 k2 k3
  

• INCR：让一个整型的 key 自增

  SET age 10
  INCR age
  

• INCRBY：让一个整型的 key 自增并指定步长

  INCRBY age 5
  

• INCRBYFLOAT：让一个浮点类型的数字自增并指定步长

  SET score 90.5
  INCRBYFLOAT score 5
  

• SETNX：添加一个 String 类型的键值对，前提是这个 key 不存在，否则不执行

  # name 已存在，返回结果为0
  SETNX name tom
  
  # class 不存在，返回结果为1
  SETNX class 2003
  

• SETEX：添加一个 String 类型的键值对，并且指定有效期

  SETEX height 20 180
  

4. Key 的层级格式

Redis 没有类似 mysql 中的 Table 概念，那么该如何区分不同类型的 key 呢？

Redis 的 key 允许有多个单词形成层级结构，多个单词之间用 : 隔开，格式如下：

项目名:业务名:类型:id

这个格式并非固定的，也可以根据自己的需求来删除或添加词条。

例如项目名称为 mmr，有 user 和 blog 两种不同类型的数据，我们可以这样定义 key：

• user 相关的 key：mmr:user:1
• blog 相关的 key：mmr:blog:1

如果 Value 是一个 Java 对象，例如一个 User 对象，则可以将对象序列化为 JSON 字符串后存储：

KEY	VALUE
mmr:user:1	“id”: 1, “name”: “jack”, “age”: 21
mmr:user:1	“id”: 1, “title”: “java”, “star”: 10

5. Hash 类型

Hash 类型，也叫散列，其 value 是一个无序字典，类似于 Java 中的 HashMap 结构。

String 结构是将对象序列化为 JSON 字符串后存储，当需要修改对象某个字段时很不方便。

Hash 结构可以将对象中的每个字段独立存储，可以针对单个字段做 CRUD：

常见命令：

• HSET key field value：添加或者修改 hash 类型 key 的 field 的值

  HSET mmr:user:3 name lucy
  HSET mmr:user:3 age 18
  

• HGET key field：获取一个 hash 类型 key 的 field 的值

  HGET mmr:user:3 name
  

• HMSET：批量添加多个 hash 类型 key 的 field 的值

  HMSET mmr:user:4 name judy age 11
  

• HMGET：批量获取多个 hash 类型 key 的 field 的值

  HMGET mmr:user:4 name age
  

• HGETALL：获取一个 hash 类型的 key 中所有的 field 和 value

• HKEYS：获取一个 hash 类型的 key 中的所有的 field

• HVALS：获取一个 hash 类型的 key 中的所有的 value

• HINCRBY：让一个 hash 类型 key 的字段自增并指定步长

• HSETNX：添加一个 hash 类型的 key 的 field 值，前提是这个 field 不存在，否则不执行。

6. List 类型

Redis 中的 List 类型与 Java 中的 LinkedList 类似，可以看作是一个双向链表结构。既可以支持正向检索，也可以支持反向检索。

特征与 LinkedList 类似：

• 有序
• 元素可以重复
• 插入和删除快
• 查询速度一般

常见命令：

• LPUSH key element ...：向列表左侧插入一个或多个元素

  # 存入后的顺序为 3 2 1
  LPUSH user 1 2 3
  

• LPOP key：移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回 nil

  # 移除最左边的一个
  LPOP user
  
  # 移除最左边的两个
  LPOP user 2
  

• RPUSH key element ...：向列表右侧插入一个或多个元素

• RPOP key：移除并返回列表右侧的第一个元素

• LRANGE key start end：返回一段角标范围内的所有元素（索引从 0 开始）

  # 返回从 0-2号位置的元素，结果为 3 2 1
  LRANGER user 0 2
  

• BLPOP 和 BRPOP：与 LPOP 和 RPOP 类似，只不过在没有元素时等待指定时间，而不是直接返回 nil

如何用 List 结构模拟一个栈？

入口出口在同一边（如都用 RPUSH 和 RPOP）

如何用 List 结构模拟一个队列？

入口出口不在同一边（如用 LPOP 和 RPUSH）

如何用 List 结构模拟一个阻塞队列？

入口出口不在同一边，并且出队时采用 BLPOP 或 BRPOP

7. Set 类型

Redis 的 Set 结构与 Java 中的 HashSet 类似，可以看作是一个 value 为 null 的 HashMap。因为也是一个 hash 表，因此具备与 HashSet 类似的特征：

• 无序
• 元素不可重复
• 查找快
• 支持交集、并集、差集等功能

常见命令：

• SADD key member ...：向 set 中添加一个或多个元素

  SADD s1 1 2 3
  

• SREM key member ...：移除 set 中的指定元素

  SREM s1 1
  

• SCARD key：返回 set 中元素的个数

  SCARD s1
  

• SISMEMBER key member：判断一个元素是否存在于 set 中

  SISMEMBER s1 1
  

• SMEMBERS：获取 set 中的所有元素

  SMEMBERS s1
  

• SINTER key1 key2 ...：求 key1、key2、… 的交集

  SADD s2 1 2 3
  SADD s3 3 4 5
  
  # 求 s2 和 s3 交集，结果为 3
  SINTER s2 s3
  

• SDIFF key1 key2 ...：求 key1、key2、… 的差集

  # 求 s2 对 s3 的差集，结果为 1 2
  SDIFF s2 s3
  

• SUNION key1 key2 ...：求 key1、key2、… 的并集

  # 求 s2 和 s3 的并集，结果为 1 2 3 4 5
  SUNION s2 s3
  

8. SortedSet 类型

Redis 的 SortedSet 是一个可排序的 set 集合，与 Java 中的 TreeSet 有些类似，但是底层数据结构差别很大。SortedSet 中的每一个元素都带有一个 score 属性，可以基于 score 属性对元素排序，底层的实现是一个跳表（SKipList）+ hash 表。

SortedSet 具备下列特性：

• 可排序
• 元素不重复
• 查询速度快

因为 SortedSet 的可排序性，经常被用来实现排行榜这样的功能。

常见命令：

• ZADD key score member：添加一个或多个元素到 sortedSet，如果已经存在则更新其 score 值

  ZADD chinese 85 jack 86 judy 91 tom 76 Rose
  

• ZREM key member：删除 sortedSet 中的一个指定元素

• ZSCORE key member：获取 sortedSet 中的指定元素的 score 值

• ZRANK key member：获取 sortedSet 中的指定元素排名

• ZCARD key：获取 sortedSet 中的元素个数

• ZCOUNT key min max：统计 score 值在给定范围内的所有元素的个数

• ZINCRBY key increment member：让 sortedSet 中的指定元素自增，步长为指定的 increment 值

• ZRANGE key min max：按照 score 排序后，获取指定排名范围内的元素

• ZRANGEBYSCORE key min max：按照 score 排序后，获取指定 score 范围内的元素

• ZDIFF、ZINTER、ZUNION：求差集、交集、并集

注意：

• 排名的编号是从 0 号开始的
• 所有排名默认都是升序的，如果要降序则在命令的 Z 后面添加 REV 即可。