Redis 稀疏bigmap redis bitmap底层数据结构

Redis默认为16个库，在配置文件中可以修改，从0开始，每个库互相隔离，库中存储的是key，vaule键值对。value分为五种数据结构，分别是string、hash、list、set、sortedSet。

String

String结构又存在3种类型，分别是字符串、数值、bitmap。

• 字符串
  set k1 hello nx 只能新增，只有当k1不存在时才能设置成功。
  set k1 hello xx 只能修改，只有当k1存在时才能设置成功。
  getset 指令相比于先get再set而言，少了一次IO。
  使用场景：分布式锁
• 数值
  set k1 999 type为string，而encoding为int，这样做incr操作的时候不需要判断类型，直接计算即可。
  redis是二进制安全的，从socket中读取的是字节流，并不对字节流中的数据进行编码，保证了数据不会被破坏。比如说，如果编码后存储，两个客户端的编码解码不一致，A存储一个字符为两个字节，而B解析出来是四个字节，可能会造成溢出。
  使用场景：在一些系统中看似不是很重要的统计，抢购，秒杀，详情页中数据统计，点赞，评论等。可以规避并发情况下对数据库的事务操作，完全由redis内存操作代替。
• bitmap
  setbit k1 1 1 将k1对应的bit位设置为1
  使用场景：用户签到、在线用户统计、统计活跃用户。比如统计活跃用户：一个用户系统，要求统计用户登录天数，且窗口随机（某天到某天的数）。常规mysql：存储在表中，每个用户每天登录即为一行数据，每行数据至少需要id，日期等，在8个字节左右，当用户量特别大的时候，查询效率会很慢。会有磁盘IO，读取出来的数据进行解码，再做计算。利用redis的bitmap：一年固定有365天或366天，这样可以用366个二进制位，即最多50个字节就可以记录每个用户一年的登录情况。某天登录把对应的二进制位改为1即可，当查询时，使用bitcount计算即可。即节省了空间，又提高了效率。假如说有1000W用户，500M空间存储足以。

String常用命令：

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]: 将 key 和 value 关联
 GET key: 获取key 关联的 value
 GETSET key value: 将 key 和 value 关联，如果 key 已经存在返回旧值
 STRLEN key: 获取 key 关联的 value 长度
 APPEND key value: 将 value 追加到 key 已经关联的 value 末尾
 SETRANGE key offset value: 从 offset 开始，用 value 覆 盖 key 已经关联的 value
 GETRANGE key start end: 获取 key 关联的 value 从 start 到 end 的字符串INCR key: 将 key 已经存储的数字值加一
 INCRBY key increment: 为 key 存储的数字值加上 increment 增量
 INCRBYFLOAT key increment: 为 key 存储的数字值加上 increment 浮点数增量
 DECR key: 将 key 已经存储的数字值减一
 DECRBY key decrement: 为 key 存储的数字值减去 decrement 减量
 MSET key value [key value …]: 同时设置多个 key-value，该操 作为原子操作
 MSETNX key value [key value …]: 当所有 key 都不存在时设置 多个 key-value，该操作为原子操作
 MGET key [key …]: 获取多个 key 的 value 值

位图常用命令：

SETBIT key offset value: 对字符串 key 在 offset 位置处设置位
 GETBIT key offset: 获取字符串 key 在 offset 的位值
 BITCOUNT key [start] [end]: 获取区间内位值设为1的数量
 BITPOS key bit [start] [end]: 获取区间内第一个位值设为 bit 的位 置
 BITOP operation destkey key [key…]: 对一个或者多个 key 进行 位元操作(AND/OR/XOR/NOT)并将结果保存到 destkey
 BITFIELD key [GET type offset] [SET type offset value] [INCRBY type offset increment] [OVERFLOW WARP|SAT|FAIL]: 对 key 进 行相关的位域操作

List

• 描述栈：

• 同向命令 lpush+lpop 或者 rpush+rpop

• 描述队列：

• 反向命令 lpush+rpop 或者 rpush+lpop

• 描述数组：

• lindex 、lset 对索引进行操作

• 阻塞单播队列（FIFO）：

• blpop、brpop 如果有十个客户端阻塞着，当有数据之后，先服务先到的，剩下的继续阻塞。

使用场景：

• 栈
• 队列,比如：关注队列、粉丝队列
• 消息队列

常用命令：

LPUSH key value [value…]: 将多个 value 依次插入 list 的表头
 LPUSHX key value: 将 value 插入已经存在的 list 的表头
 RPUSH key value [value…]: 将多个 value 依次插入 list 的表尾
 RPUSHX key value: 将 value 插入已经存在的 list 的表尾
 LPOP key: 移除并返回 list 的表头元素 RPOP key: 移除并返回 list 的表尾元素
 BLPOP key [key…] timeout: 弹出第一个非空 list 的头元素，否则 阻塞等待 timeout 秒
 BRPOP key [key…] timeout: 弹出第一个非空 list 的尾元素，否则 阻塞等待 timeout 秒
 RPOPLPUSH source destination: 将 source 的尾元素弹出并插入 到 destination 的头部，同时返回该元素
 BRPOPLPUSH source destination timeout: 将 source 的尾元素 弹出并插入到 destination 的头部，同时返回该元素;若 source 为空，则阻塞等待 timeout 秒
 LREM key count value: 根据 count 值，移除 list 中值为 value 的 元素
 LLEN key: 返回 list 长度
 LINDEX key index: 返回 list 下标为 index 的元素
 LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value: 在值为 pivot 元素的之 前/之后插入 value
 LSET key index value: 设置 list 下标为 index 的元素值为 value
 LRANGE key start stop: 返回 list 指定区间内的元素
 LTRIM key start stop: 删除 list 指定区间外的元素

Hash

相当于Java中的HashMap。可以对field进行数值计算，与文档型存储的区别是，value是个hash类型，但hash中的value不能再嵌套，只能是单一类型。
使用场景： 点赞、收藏、详情页等
常用命令：

HSET hash field value: 将 hash 的 field 字段值设置为 value
 HSETNX hash field value: 如果 field 字段不存在则设置为 value
 HMSET key field value [field value …]: 给 hash 设置多个 field- value 对
 HDEL key field [field …]: 删除 hash 的多个 field
 HGET hash field: 获取 hash 的 field 字段值
 HMGET hash field [field …]: 获取 hash 多个 field 值
 HEXISTS hash field: 判断 hash 是否存在 field 域 HKEYS key : 获取 hash 所有的 field 域
 HVALS key : 获取 hash 所有 value 值
 HGETALL key : 获取 hash 所有的域值对
 HLEN key: 获取 hash 的 field 数量
 HSTRLEN hash field: 获取 hash 的 field 的 value 长度
 HINCRBY key field increment: 将 hash 的 field 的值加上增量 increment
 HINCRBYFLOAT key field increment: 将 hash 的 field 的值加上 浮点数增量 increment

Set

• 无序去重
• 集合操作：交集、并集等，并提供存储到目标key的方法。
• 随机事件

使用场景：

• 关注集合:共同关注、二度好友
• 点赞集合
• 抽奖集合
• 用户标签

常用命令：

SADD key member [member…]: 将多个元素放入 set 中
 SISMEMBER key member: 判断 member 是否在 set 中
 SPOP key: 移除并返回 set 中随机一个元素 SRANDMEMBER key [count]: 返回 set 中随机数组
 SMEMBERS key: 返回 set 所有元素
 SREM key member [member…]: 移除 set 中多个元素
 SMOVE source destination member: 将 member 从 source 移动到 destination
 SCARD key: 返回 set 的元素数量(集合的基数)
 SINTER key [key…]: 返回多个 set 的交集
 SINTERSTORE destination key [key…]: 将多个 set 的交集覆盖destination
 SUNION key [key…]: 返回多个 set 的并集
 SUNIONSTORE destination key [key…]: 将多个 set 的并集覆盖 destination
 SDIFF key [key…]: 返回多个 set 的差集
 SDIFFSTORE destination key [key…]: 将多个 set 的差集覆盖 destination

Sorted Set

• 维护顺序，按score值从小到大，且不随命令而改变。用于排序的值叫做score，实际存储的值叫做member。
  ZINCRBY 可以对数值进行计算，且改变score后自动维护顺序。使用ZREVRANGE 倒序获取
• 集合操作：交集、并集。带权重/聚合指令
• 排序实现：ziplist 压缩链表 + skip list 跳跃表

使用场景：

• 排行榜
• 时间轴
• 优先级队列

常用命令：

ZADD key score member [[score member]…]: 将多个 member 元素 和 score 值设置到 sorted set 中
 ZSCORE key member: 返回 member 元素的 score 值 ZINCRBY key increment member: 将 member 元素的 score 值加上 increment 增量
 ZCARD key: 返回元素数目(集合基数)
 ZCOUNT key min max: 返回 score 值在区间内的元素数目
 ZRANGE key start stop [WITHSCORES]: 返回排名在区间内的元 素(以及 score 值)，并按 score 值从小到大排列，相同 score 值按字典序排列
 ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]: (指定起始位置和数量)返回 score 值在区间内的元素 (以及 score 值)，并按 score 值从小到大排列，相同 score 值 按字典序排列
 ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count]: (指定起始位 置和数量)返回按字典序在区间内的元素，要求所有元素必须有 相同 score 值
 ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]: 返回排名在区间内 的元素(以及 score 值)，按 score 值从大到小排列，相同 score 值按字典序逆序排列
 ZREVRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]: (指定起始位置和数量)返回 score 值在区间内的 元素(以及 score 值)，并按 score 值从大到小排列，相同 score 值按字典序逆序排列;
 ZRANK key member: 返回 member 元素的排名(按 score 值从 小到大排)
 ZREVRANK key member: 返回 member 元素的排名(按 score 值从大到小排)
 ZREM key member [member…]: 移除 sorted set 的多个元素
 ZREMRANGEBYRANK key start stop: 移除排名在区间内的所有 元素
 ZREMRANGEBYSCORE key min max: 移除 score 值在区间内的 所有元素
 ZREMRANGEBYLEX key min max: 移除按字典序在区间内的所有 元素，要求所有元素有相同 score 值
 ZLEXCOUNT key start stop: 计算字典序在区间内的元素数量，要 求所有元素有相同 score 值
 ZINTERSTORE destination numkeys key [key…] [WEIGHTS weight [weight…]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]: (指定 score 值的乘法因子)(相同元素按照 score 值之和/最小/最大)计算 多个 sorted set 的交集并覆盖 destination
 ZUNIONSTORE destination numkeys key [key…] [WEIGHTS weight [weight…]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]: (指定 score 值的乘法因子)(相同元素按照 score 值之和/最小/最大)计算 多个 sorted set 的并集并覆盖 destination