Redis -- Redis 的数据结构

男娘i 2022-05-30 02:24 274阅读 0赞

# Redis 数据结构介绍 #

Redis 是一种高级的 key-value 存储系统，其中 value 支持物种数据类型。  
1. string 字符串  
2. hash 哈希  
3. list 字符串列表  
4. set 字符串集合  
5. sorted set 有序字符串集合

关于 key 的定义，需要大家注意几点：  
1. key 不要太长，最好不要超过 1024 个字节，这不仅会消耗内存还会降低查找效率  
2. key 不要太短，如果太短会降低 key 的可读性  
3. 在项目中，key 最好由一个统一的命名规范

## string（字符串） ##

string 是 Redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个value。

string 类型是二进制安全的。意思是 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

## hash（哈希） ##

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>`

## list（列表） ##

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导列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

它的底层实际是个链表

## set（集合） ##

Redis 的 set 是 string 类型的无序集合。它是通过 HashTable 实现实现的

## zset(sorted set：有序集合) ##

Redis zset 和 set 一样也是 string 类型元素的集合，且不允许重复的成员。  
不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。

redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

# 存储 string #

## 概述 ##

字符串类型是 Redis 种最为基础的数据存储类型，它在 Redis 中是二进制安全的，这便意味着该类型存入和获取的数据相同。在 Redis 中字符串类型的 value 最多可以容纳数据长度是 512M。

## 常用命令 ##

### 赋值 ###

set key value：设定 key 持有指定的字符串 value，如果该 key 存在则进行覆盖操作。总是返回“OK”。

### 取值 ###

get ket：获取 key 的 value。如果与该 key 关联的 value 不是 string 类型，redis 将返回错误信息，因为 get 名宁只能用于获取 string value；如果该 key 不存在，返回（nil）。

### 删除 ###

del key：删除指定key

### 数值增减 ###

*  incr key：将指定的 key 的 value 原子性的递增1。如果该 key 不存在，其初始值为 0 ，在 incr 后其值为 1。如果 value 的值不能转成整型，该操作将执行失败返回相应的错误信息。
 *  decr key：将指定的 key 的 value 原子性的递减1。如果该 key 不存在，其初始值为 0 ，在 incr 后其值为 -1。如果 value 的值不能转成整型，该操作将执行失败返回相应的错误信息。

### 扩展命令（了解） ###

*  incrby key increment：将指定的 key 的 value 原子性增加 increment，如果该 key 不存在，其初始值为 0 ，在 incr 后其值为 increment。如果 value 的值不能转成整型，该操作将执行失败返回相应的错误信息。
 *  decrby key decrement：将指定的 key 的 value 原子性减少 decrement，如果该 key 不存在，其初始值为 0 ，在 incr 后其值为 -decrement。如果 value 的值不能转成整型，该操作将执行失败返回相应的错误信息。
 *  append key value：拼凑字符串。如果该 key 存在，则在原有的 value 后追加该值；如果该 key 不存在，则重新创建一个 key-value

# 存储 hash #

## 概述 ##

Redis 中的 Hash 类型可以看成具有 String Key 和 String Value 的 map 容器。所以该类型非常适合 于存储值对象的信息。如Username、Password 和 Age等。如果 Hash 中包含很少的字段，那么该类 型的数据也将仅占用很少的磁盘空间。每一个 Hash 可以存储 4294967295 个键值对。

## 常用命令 ##

### 赋值 ###

*  hset key field value：为指定的 key 设定 field/value 对(键值对）。
 *  hmset key field value \[field2 value2 …\]：设置 key 中的多个 filed/value

### 取值 ###

*  hget key field：返回指定的key中的field的值
 *  hmget key fileds：获取key中的多个filed的值
 *  hgetalI key：获取 key 中的所有 filed-vaule

### 删除 ###

*  hdel key field \[field…\]：可以删除一个或多个字段，返回值是被删除的字段个数
 *  del key：删除整个list

### 增加数字 ###

*  hincrby key field increment：设置 key 中 filed 的值增加 increment，如：age 增加 20

## 自学命令 ##

*  hexists ke field：判断指定的 key 中的 field 是否存在
 *  hlen key：获取 key 所包含的 field 的数量
 *  hkey key：获得所有的 key
 *  hvals ket：获得所有的 value

# 存储 list #

## 概述 ##

在Redis中，List类型是按照插入顺序排序的字符串链表。和数据结构中的普通链表一样，我们可以在其头部(left)和尾部(right)添加新的元素。在插入时，如果该键并不存在，Redis将为该键创建一个新的链表。与此相反，如果链表中所有的元素均被移除，那么该键也将会被从数据库中删除。List中可以包含的最大元素数量是4294967295。从元素插入和删除的效率视角来看，如果我们是在链表的两头插入或删除元素，这将会是非常 高效的操作，即使链表中己经存储了百万条记录，该操作也可以在常量时间内完成。然而需要说明的是，如果元素插入或删除操作是作用于链表中间，那将会是非常低效的。相信对于有良好数据结构基础的开发者而言，这一点并不难理解。

1.  Array List使用数组方式存储数据，所以根据索引查询数据速度快，而新增或者删除元素时需要设计到位移操作，所以比较慢。
2.  LinkedList使用双向链接方式存储数据，每个元素都记录前后元素的指针，所以插入、删除数据 时只是更改前后元素的指针指向即可，速度非常快，然后通过下标查询元素时需要从头开始索引用，所以比较慢。
3.  双向链表中添加数据  
    ![这里写图片描述][70]
4.  双向链表中删除数据  
    ![这里写图片描述][70 1]

## 常用命令 ##

### 两端添加 ###

*  lpush key value\[value1 value2…\]：在指定的 key 锁关联的 list 的头部插入所有的 values，如果该 key 不存在，该命令在插入的之前创建一个与该 key 关联的空链表，之后再向该链表的头部插入数据。插入成功，返回元素的个数。
 *  rpush key values\[value1 values…\]：在该 list 的尾部添加元素。

### 查看列表 ###

*  lrange key start end：获取链表中从 start 到 end 的元素的值，start、end 从 0 开始计数；以可为负数，若为 -1 则表示链表尾部的元素，-2 则表示倒数第二个，以此类推

### 两端弹出 ###

*  Ipop key：返回并弹出指定的 key 关联的链表中的第一个元素，即头部元素。如果该 key 不存在， 返回 nil；若 key 存在，则返回链表的头部元素。

### 获取列表中元素的个数 ###

*  lien key：返回指定的key关联的链表中的元素的数量。

## 扩展命令（了解） ##

*  Ipushx key value：仅当参数中指定的 key 存在时，向关联的 list 的头部插入 value。如果不存在， 将不进行插入。
 *  rpushx key value：在该 list 的尾部添加元素。
 *  Irem key count value：删除 count 个值为 value 的元素，如果 count 大于0，从头向尾遍历并删除 count 个值为 value 的元素，如果 count 小于0，则从尾向头遍历并删除。如果 count 等于0，则删除链表中所有等于 value 的元素。
 *  Iset key index value：设置链表中的 index 的脚标的元素值，0 代表链表的头元素，-1 代表链表的尾元素。操作链表的脚标不存在则抛异常。
 *  linsert key before | after pivot value：在 pivot 元素前或者后插入 value 这个元素。
 *  rpoplpush resource destination：将链表中的尾部元素弹出并添加到头部。  
    **rpoplpush的使用场景：**   
    Redis链表经常会被用于消息队列的服务，以完成多程序之间的消息交换。假设一个应用程序正 在执行LPUSH操作向链表中添加新的元素，我们通常将这样的程序称之为”生产者(Producer)”,而另 外一个应用程序正在执行RP0P操作从链表中取出元素，我们称这样的程序为”消费者(Consumer)”。 如果此时，消费者程序在取出消息元素后立刻崩溃，由于该消息己经被取出且没有被正常处理，那 么我们就可以认为该消息己经丢失，由此可能会导致业务数据丢失，或业务状态的不一致等现象的 发生。然而通过使用RPOPLPUSH命令，消费者程序在从主消息队列中取出消息之后再将其插入到备 份队列中，直到消费者程序完成正常的处理逻辑后再将该消息从备份队列中删除。同时我们还可以 提供一个守护进程，当发现备份队列中的消息过期时，可以重新将其再放回到主消息队列中，以便 其它的消费者程序继续处理。

# 存储 set #

## 概述 ##

在 Redis 中，我们可以将Set类型看作为没有排序的字符集合，和List类型一样，我们也可以在 该类型的数据值上执行添加、删除或判断某一元素是否存在等操作。需要说明的是，这些操作的时 间复杂度为0(1),即常量时间内完成次操作。Set可包含的最大元素数量是4294967295。

和List类型不同的是，Set集合中不允许出现重复的元素，这一点和C++标准库中的set容器是 完全相同的。换句话说，如果多次添加相同元素，Set中将仅保留该元素的一份拷贝。和List类型相 比，Set类型在功能上还存在着一个非常重要的特性，即在服务器端完成多个Sets之间的聚合计算 操作，如unions、intersections和differences。由于这些操作均在服务端完成，因此效率极高，而且 也节省了大量的网络10开销。

## 常用命令 ##

### 添加/删除元素 ###

*  sadd key values\[value1 value2…\]：向set中添加数据，如果该key的值己有则不会重复添加
 *  srem key members\[member1 member2…\]：删除 set 中指定的成员

### 获得集合中的元素 ###

*  smembers key：获取set中所有的成员
 *  sismember key member：判断参数中指定的成员是否在该 set 中，1表示存在，0表示不存在或 者该 key 本身就不存在。（无论集合中有多少元素都可以极速的返回结果）

### 集合的差集运算A-B ###

*  sdiff key1 key2…：返回 key1 与 key2 中相差的成员，而且与 key 的顺序有关。即返回差集。

### 集合的交集运算A ∩ B ###

*  sinter key1 key2 key3…：返回交集。

### 集合的并集运算A U B ###

*  sunion key1 key2 key3…：返回并集。

## 扩展命令（了解） ##

*  seard key：获取set中成员的数量
 *  srandmember key：随机返回set中的一个成员
 *  sd iff store destination key1 key2…：将 key1、key2相差的成员存储在 destination 上
 *  sinterstore destination key\[key…\]：将返回的交集存储在 destination 上
 *  sunionstore destination key\[key…\]：将返回的并集存储在 destination 上

# 存储 sortedset #

## 概述 ##

Sorted-Set和Set类型极为相似，它们都是字符串的集合，都不允许重复的成员出现在一个Set 中。它们之间的主要差别是Sorted-Set中的每一个成员都会有一个分数(score)与之关联，Redis正是 通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。然而需要额外指出的是，尽管Sorted-Set中的成 员必须是唯一的，但是分数(score)却是可以重复的。

在Sorted-Set中添加、删除或更新一个成员都是非常快速的操作，其时间复杂度为集合中成员 数量的对数。由于Sorted-Set中的成员在集合中的位置是有序的，因此，即便是访问位于集合中部 的成员也仍然是非常高效的。事实上，Redis所具有的这一特征在很多其它类型的数据库中是很难实 现的，换句话说，在该点上要想达到和Redis同样的高效，在其它数据库中进行建模是非常困难的。

例如：游戏排名、微博热点话题等使用场景。

## 添加元素 ##

*  zadd key score member score2 member2 …:将所有成员以及该成员的分数存放到sorted-set中。 如果该元素己经存在则会用新的分数替换原有的分数。返回值是新加入到集合中的元素个数， 不包含之前己经存在的元素。

## 获得元素 ##

*  zscore key member：返回指定成员的分数
 *  zcard key：获取集合中的成员数量

## 删除元素 ##

*  zrem key member\[member…\]：移除集合中指定的成员，可以指定多个成员。

## 范围查询 ##

*  zrange key start end \[withscores\]：获取集合中脚标为start-end的成员，\[withscores\]参数表明返回 的成员包含其分数。
 *  zrevrange key start stop \[withscores\]：照元素分数从大到小的顺序返回索引从start到stop之间的 所有元素（包含两端的元素）
 *  zremrangebyrank key start stop：按照排名范围删除元素
 *  zremrangebyscore key min max：按照分数范围删除元素

## 扩展命令（了解） ##

*  zrangebyscore key min max \[withscores\] \[limit offset count\]：返回分数在\[min,max\]的成员并按照分 数从低到高排序。\[withscores\]：显示分数；\[limit offset count\]： offset,表明从脚标为offset的元 素开始并返回count个成员。
 *  zincrby key increment member：设置指定成员的增加的分数。返回值是更改后的分数。
 *  zcount key min max：获取分数在\[min,max\]之间的成员
 *  zrank key member：返回成员在集合中的排名。（从小到大）
 *  zrevrank key member：返回成员在集合中的排名。（从大到小）

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