【Redis 常用五大数据类型】

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 。

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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。
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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。
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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。

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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：
在这里插入图片描述
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。

用户ID数据冗余

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

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。
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

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