Redis常用数据类型

  • String类型相关操作
  • 简介
  • 常用命令
  • 数据结构
  • 列表(List)类型相关操作
  • 简介
  • 常用命令
  • 数据结构
  • Redis集合(Set)
  • 简介
  • 常用命令
  • 数据结构
  • Redis哈希(Hash)
  • 简介
  • 常用命令
  • 数据结构
  • Redis有序集合Zset(sorted set)
  • 简介
  • 常用命令
  • 案例
  • 数据结构


  • String类型
  • List列表
  • Hash类型
  • Set集合
  • ZSet有序集合

String类型相关操作

简介

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

常用命令

  • List itemget 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
  • ecr 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 <key1><value1><key2><value2> …
    同时设置一个或多个 key-value对
  • mget <key1><key2><key3> …
    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。

数据结构

String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于Java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.

redis数据类型hyperloglog redis6数据类型_redis

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。

列表(List)类型相关操作

简介

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。

redis数据类型hyperloglog redis6数据类型_redis_02

常用命令

  • lpush/rpush <key><value1><value2><value3> … 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。
  • 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>在的后面插入插入值
  • 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数据类型hyperloglog redis6数据类型_数据结构_03


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)

简介

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>判断集合是否为含有该值，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)

简介

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> 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：

redis数据类型hyperloglog redis6数据类型_memcached_04

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
  • hexists<key1><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)

简介

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？

redis数据类型hyperloglog redis6数据类型_redis_05

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。

3.6.4.跳跃表（跳表）

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

redis数据类型hyperloglog redis6数据类型_Redis_06

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

redis数据类型hyperloglog redis6数据类型_数据库_07

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