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【Redis】Redis 数据结构介绍

转载 作者:知者 更新时间:2024-03-12 08:20:27 30 4
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1. Redis 数据结构介绍

Redis 是一个 key-value 的数据库,key 一般是 String 类型,但 value 类型多种多样,下面就举了几个例子:

value 类型 示例
String hello world
Hash {name: “Jack”, age: 13}
List [A -> B -> C -> C]
Set {A, B, C}
SortedSet {A: 1, B: 2, C: 3}
GEO {A: (120.3, 30.5)}
BitMap 0110110101110101011
HyperLog 0110110101110101011

前五种为基本类型,后三种为特殊类型,除了这几种类型之外还有用来处理消息队列的类型等等。

在 Redis 的官网(https://redis.io/commands/?group=string)中可以很方便的查询到操作不同数据结构的命令。

2. Redis 通用命令

通用命令是部分数据类型都可以使用的指令,常见的有:

  • KEYS:查看符合模板的所有 key(不建议在生产环境设备上使用,因为采用模糊查询,效率不高,又因为 Redis 是单线程的,所以在查询时间内无法执行其它命令,造成阻塞。)
# 查询所有的 key
KEYS *

# 查询以 n 开头的 key
KEYS n*
  • DEL:删除一个指定的 key,返回值为被删除的个数
# 删除为 name 的 key
DEL name

# 删除多个 key(如果这四个 key 都存在则返回4,如果只存在前三个,则也能删除成功,返回 3)
DEL k1 k2 k3 k4
  • EXISTS:判断 key 是否,返回存在的个数
# 判断 key 为 name 是否存在
EXISTS name
  • EXPIRE:给一个 key 设置有效期(单位是秒),有效期到期时,该 key 会被自动删除
# 给为 name 的 key 设置 20s 有效期
EXPIRE name 20
  • TTL:查看一个 key 的剩余有效期(有效期过了结果为 -2,未设置有效期(永久)结果为 -1)
# 查看 name 的有效期
TTL name
  • help [command]:查看一个命令的具体用法

3. String 类型

String 类型其 value 就是字符串,不过根据字符串格式的不同分为三类:

  • string:普通字符串
  • int:整数类型,可以做自增、自减操作
  • float:浮点类型,可以做自增、自减操作
KEY VALUE
name jack
age 21
score 95.5

不管是哪种格式,底层都是字节数组形式存储,只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过512m。

常见命令:

  • SET:添加或者修改已经存在一个 String 类型的键值对
SET name jack
  • GET:根据 key 获取 String 类型的 value
GET name
  • MSET:批量添加多个 String 类型的键值对
MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3
  • MGET:根据多个 key 获取多个 String 类型的 value
MGET k1 k2 k3
  • INCR:让一个整型的 key 自增
SET age 10
INCR age
  • INCRBY:让一个整型的 key 自增并指定步长
INCRBY age 5
  • INCRBYFLOAT:让一个浮点类型的数字自增并指定步长
SET score 90.5
INCRBYFLOAT score 5
  • SETNX:添加一个 String 类型的键值对,前提是这个 key 不存在,否则不执行
# name 已存在,返回结果为0
SETNX name tom

# class 不存在,返回结果为1
SETNX class 2003
  • SETEX:添加一个 String 类型的键值对,并且指定有效期
SETEX height 20 180

4. Key 的层级格式

Redis 没有类似 MySQL 中的 Table 概念,那么该如何区分不同类型的 key 呢?

Redis 的 key 允许有多个单词形成层级结构,多个单词之间用 : 隔开,格式如下:

项目名:业务名:类型:id

这个格式并非固定的,也可以根据自己的需求来删除或添加词条。

例如项目名称为 mmr,有 user 和 blog 两种不同类型的数据,我们可以这样定义 key:

  • user 相关的 key:mmr:user:1
  • blog 相关的 key:mmr:blog:1

如果 Value 是一个 Java 对象,例如一个 User 对象,则可以将对象序列化为 JSON 字符串后存储:

KEY VALUE
mmr:user:1 {“id”: 1, “name”: “jack”, “age”: 21}
mmr:user:1 {“id”: 1, “title”: “java”, “star”: 10}

5. Hash 类型

Hash 类型,也叫散列,其 value 是一个无序字典,类似于 Java 中的 HashMap 结构。

String 结构是将对象序列化为 JSON 字符串后存储,当需要修改对象某个字段时很不方便。

Hash 结构可以将对象中的每个字段独立存储,可以针对单个字段做 CRUD:

常见命令:

  • HSET key field value:添加或者修改 hash 类型 key 的 field 的值
HSET mmr:user:3 name lucy
HSET mmr:user:3 age 18
  • HGET key field:获取一个 hash 类型 key 的 field 的值
HGET mmr:user:3 name
  • HMSET:批量添加多个 hash 类型 key 的 field 的值
HMSET mmr:user:4 name judy age 11
  • HMGET:批量获取多个 hash 类型 key 的 field 的值
HMGET mmr:user:4 name age
  • HGETALL:获取一个 hash 类型的 key 中所有的 field 和 value
  • HKEYS:获取一个 hash 类型的 key 中的所有的 field
  • HVALS:获取一个 hash 类型的 key 中的所有的 value
  • HINCRBY:让一个 hash 类型 key 的字段自增并指定步长
  • HSETNX:添加一个 hash 类型的 key 的 field 值,前提是这个 field 不存在,否则不执行。

6. List 类型

Redis 中的 List 类型与 Java 中的 LinkedList 类似,可以看作是一个双向链表结构。既可以支持正向检索,也可以支持反向检索。

特征与 LinkedList 类似:

  • 有序
  • 元素可以重复
  • 插入和删除快
  • 查询速度一般

常见命令:

  • LPUSH key element ...:向列表左侧插入一个或多个元素
# 存入后的顺序为 3 2 1
LPUSH user 1 2 3
  • LPOP key:移除并返回列表左侧的第一个元素,没有则返回 nil
# 移除最左边的一个
LPOP user

# 移除最左边的两个
LPOP user 2
  • RPUSH key element ...:向列表右侧插入一个或多个元素
  • RPOP key:移除并返回列表右侧的第一个元素
  • LRANGE key start end:返回一段角标范围内的所有元素(索引从 0 开始)
# 返回从 0-2号位置的元素,结果为 3 2 1
LRANGER user 0 2
  • BLPOPBRPOP:与 LPOP 和 RPOP 类似,只不过在没有元素时等待指定时间,而不是直接返回 nil

如何用 List 结构模拟一个栈?
入口出口在同一边(如都用 RPUSH 和 RPOP)

如何用 List 结构模拟一个队列?

入口出口不在同一边(如用 LPOP 和 RPUSH)

如何用 List 结构模拟一个阻塞队列?

入口出口不在同一边,并且出队时采用 BLPOP 或 BRPOP

7. Set 类型

Redis 的 Set 结构与 Java 中的 HashSet 类似,可以看作是一个 value 为 null 的 HashMap。因为也是一个 hash 表,因此具备与 HashSet 类似的特征:

  • 无序
  • 元素不可重复
  • 查找快
  • 支持交集、并集、差集等功能

常见命令:

  • SADD key member ...:向 set 中添加一个或多个元素
SADD s1 1 2 3
  • SREM key member ...:移除 set 中的指定元素
SREM s1 1
  • SCARD key:返回 set 中元素的个数
SCARD s1
  • SISMEMBER key member:判断一个元素是否存在于 set 中
SISMEMBER s1 1
  • SMEMBERS:获取 set 中的所有元素
SMEMBERS s1
  • SINTER key1 key2 ...:求 key1、key2、… 的交集
SADD s2 1 2 3
SADD s3 3 4 5

# 求 s2 和 s3 交集,结果为 3
SINTER s2 s3
  • SDIFF key1 key2 ...:求 key1、key2、… 的差集
# 求 s2 对 s3 的差集,结果为 1 2
SDIFF s2 s3
  • SUNION key1 key2 ...:求 key1、key2、… 的并集
# 求 s2 和 s3 的并集,结果为 1 2 3 4 5
SUNION s2 s3

8. SortedSet 类型

Redis 的 SortedSet 是一个可排序的 set 集合,与 Java 中的 TreeSet 有些类似,但是底层数据结构差别很大。SortedSet 中的每一个元素都带有一个 score 属性,可以基于 score 属性对元素排序,底层的实现是一个跳表(SKipList)+ hash 表。

SortedSet 具备下列特性:

  • 可排序
  • 元素不重复
  • 查询速度快

因为 SortedSet 的可排序性,经常被用来实现排行榜这样的功能。

常见命令:

  • ZADD key score member:添加一个或多个元素到 sortedSet,如果已经存在则更新其 score 值
ZADD chinese 85 jack 86 judy 91 tom 76 Rose
  • ZREM key member:删除 sortedSet 中的一个指定元素
  • ZSCORE key member:获取 sortedSet 中的指定元素的 score 值
  • ZRANK key member:获取 sortedSet 中的指定元素排名
  • ZCARD key:获取 sortedSet 中的元素个数
  • ZCOUNT key min max:统计 score 值在给定范围内的所有元素的个数
  • ZINCRBY key increment member:让 sortedSet 中的指定元素自增,步长为指定的 increment 值
  • ZRANGE key min max:按照 score 排序后,获取指定排名范围内的元素
  • ZRANGEBYSCORE key min max:按照 score 排序后,获取指定 score 范围内的元素
  • ZDIFF、ZINTER、ZUNION:求差集、交集、并集

注意:

  • 排名的编号是从 0 号开始的
  • 所有排名默认都是升序的,如果要降序则在命令的 Z 后面添加 REV 即可。

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