【Redis 常用五大数据类型】

2023-05-16

常用五大数据类型

官方获取redis常见数据类型操作命令:
http://www.redis.cn/commands.html

1.Redis键(key)

  • keys *

查看当前库所有key (匹配:keys *1)

  • exists key

判断某个key是否存在

  • type key

查看你的key是什么类型

  • del key

删除指定的key数据

  • unlink key

根据value选择非阻塞删除 (仅将keys从keyspace元数据中删除,真正的删除会在后续异步操作。)

  • expire key 10

10秒钟:为给定的key设置过期时间

  • ttl key

查看还有多少秒过期,-1表示永不过期,-2表示已过期

  • select

命令切换数据库

  • dbsize

查看当前数据库的key的数量

  • flushdb

清空当前库

  • flushall

通杀全部库

2.Redis字符串(String)

2.1.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

2.2.常用命令

set < key >< value > 将字符串值 value 关联到 key 。

在这里插入图片描述

如果 key 已经持有其他值, SET 就覆写旧值, 无视类型。 当 SET 命令对一个带有生存时间(TTL)的键进行设置之后, 该键原有的TTL 将被清除。

  • get < key> 查询对应键值
  • append < key>< value> 将给定的< value> 追加到原值的末尾
  • strlen < key> 获得值的长度
  • setnx < key>< value> 只有在 key 不存在时 设置 key 的值
  • incr < key>

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 < key>

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 < key><步长>将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。



原子性

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所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;
这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何 context switch (切换到另一个线程)。

  • 在单线程中, 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作",因为中断只能发生于指令之间。
  • 在多线程中,不能被其它进程(线程)打断的操作就叫原子操作。 Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程。


  • 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 < key><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 < key><起始位置>< value>

用 < value> 覆写 < key>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。

2.3.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。
在这里插入图片描述

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。
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  • len 变量,用于记录buf 中已经使用的空间长度(这里指出Redis 的长度为5)
  • free 变量,用于记录buf 中还空余的空间(初次分配空间,一般没有空余,在对字符串修改的时候,会有剩余空间出现)
  • buf 字符数组,用于记录我们的字符串(记录Redis)

3.Redis列表(List)

3.1.简介

单键多值

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。
在这里插入图片描述

3.2.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。

  • rpoplpush < key1>< key2>

从< key1>列表右边吐出一个值,插到< key2>列表左边。

  • lrange < key>< start>< stop>

按照索引下标获得元素(从左到右)

  • lrange mylist 0 -1

0左边第一个,-1右边第一个,(0-1表示获取所有)

  • 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< value>的后面插入< newvalue>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

3.3.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。

在这里插入图片描述

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。

4.Redis集合(Set)

4.1.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

4.2.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< key>是否为含有该< value>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)

4.3.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。

5.Redis哈希(Hash)

5.1.简介

Redis hash 是一个键值对集合。
Redis hash是一个string类型的fieldvalue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:
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每次修改用户的某个属性需要,先反序列化改好后再序列化回去。开销较大。
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用户ID数据冗余
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通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了,既不需要重复存储数据,也不会带来序列化和并发修改控制的问题

5.2.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 .

5.3.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。

6.Redis有序集合Zset(sorted set)

6.1.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。

6.2.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 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。 limit 0 2 分页返回数据,从0开始,返回2个。

  • 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?
在这里插入图片描述

6.3.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。

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
    在这里插入图片描述
    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
    在这里插入图片描述

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

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