Redis常用数据结构和使用场景

2020-05-17 16:37·Java思享汇

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 的位置
  • 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置设为 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

同向命令 lpush+lpop 或者 rpush+rpop

反向命令 push+rpop 或者 rpush+lpop

lindex 、lset 对索引进行操作

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 值和数量)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

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