数据库Redis

Redis

2019-08-18

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Redis基础数据结构

文章目录

1. string (字符串)
2. list (列表)
1. 2.1. 右进左出：队列
2. 2.2. 右进右出：栈
3. hash (字典)
4. set (集合)
5. zset (有序集合)
6. 容器型数据结构的通用规则
7. 过期时间

Redis 有 5 种基础数据结构，分别为：string (字符串)、list (列表)、set (集合)、hash (哈希) 和 zset (有序集合)。

string (字符串)

set 添加

$ set name zhangsan  # 添加
OK

get 获取

$ get name  # 获取
"zhangsan"

del 删除

$ del name  # 删除
(integer) 1

exists 是否存在

$ exists name  # 字符串是否存在
(integer) 1

strlen 获取长度

$ strlen name  # 获取字符串的长度
(integer) 8

getrange 获取子串

$ getrange name 0 4  # 获取子串(开始和结束位置start,end)
"zhang"

mget 批量获取

$ mget name1 name2  # 返回一个列表
1) "zhangsan"
2) "lisi"

mset 批量添加

$ mset name1 wangwu name2 zhaoliu
OK

expire 过期

$ set name zhangsan
$ expire name 20  # 20s后过期

$ ttl name    # 还有18秒的寿命，返回-2表示变量不存在，-1表示没有设置过期时间
(integer) 18

setex 等价于set + expire

$ setex name 5 zhangsan  # 5s后过期，等价于 set + expire
$ get name
"zhangsan"

setnx 如果key不存在就执行set操作

$ setnx name zhangsan  # 如果 name 不存在就执行 set 创建
(integer) 1

$ get name
"zhangsan"

$ setnx name zhangsan
(integer) 0  # 因为 name 已经存在，所以 set 创建不成功

setnx + expire 分布式锁

$ set book java ex 30 nx  # setnx + expire 组合在一起的原子命令
OK

incr 递增

$ set age 30
OK
$ incr age  # 递增
(integer) 31

$ incrby age 5
(integer) 36

decr 递减

$ set age 30
OK
$ decr age  # 递减
(integer) 29

$ decrby age 5
(integer) 24

自增是有范围的，它的范围是 signed long 的最大最小值，超过了这个值，Redis 会报错。

$ set codehole 9223372036854775807  # Long.Max  最大值
OK
$ incr codehole
(error) ERR increment or decrement would overflow

list (列表)

Redis 的列表相当于 Java 里面的 LinkedList，这意味着 list 的插入和删除操作非常快，时间复杂度为 O(1)，但是索引定位很慢，时间复杂度为 O(n)

当列表弹出了最后一个元素之后，该数据结构自动被删除，内存被回收。

Redis 的列表结构常用来做异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进 Redis 的列表，另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。

右进左出：队列

$ rpush books python java golang
(integer) 3
$ llen books
(integer) 3
$ lpop books
"python"
$ lpop books
"java"
$ lpop books
"golang"
$ lpop books
(nil)

右进右出：栈

$ rpush books python java golang
(integer) 3
$ rpop books
"golang"
$ rpop books
"java"
$ rpop books
"python"
$ rpop books
(nil)

hash (字典)

Redis 的字典相当于 Java 里面的 HashMap，它是无序字典。内部实现结构上同 Java 的 HashMap 也是一致的，同样的数组 + 链表二维结构。第一维 hash 的数组位置碰撞时，就会将碰撞的元素使用链表串接起来。

不同的是，Redis 的字典的值只能是字符串，另外它们 rehash 的方式不一样，因为 Java 的 HashMap 在字典很大时，rehash 是个耗时的操作，需要一次性全部 rehash。Redis 为了高性能，不能堵塞服务，所以采用了渐进式 rehash 策略。

渐进式 rehash 会在 rehash 的同时，保留新旧两个 hash 结构，查询时会同时查询两个 hash 结构，然后在后续的定时任务中以及 hash 操作指令中，循序渐进地将旧 hash 的内容一点点迁移到新的 hash 结构中。当搬迁完成了，就会使用新的hash结构取而代之。

当 hash 移除了最后一个元素之后，该数据结构自动被删除，内存被回收。

hash 结构也可以用来存储用户信息，不同于字符串一次性需要全部序列化整个对象，hash 可以对用户结构中的每个字段单独存储。这样当我们需要获取用户信息时可以进行部分获取。而以整个字符串的形式去保存用户信息的话就只能一次性全部读取。

hash 结构的存储消耗要高于单个字符串。

hset 添加

# 命令行的字符串如果包含空格，要用引号括起来
$ hset books java "think in java"  # 新增
(integer) 1

hget 根据key获取value

$ hget books java  # 根据key获取value
"think in java"

hgetall 获取全部

$ hgetall books  # 查询entries()，key 和 value 间隔出现
1) "java"
2) "think in java"
3) "golang"
4) "concurrency in go"
5) "python"
6) "python cookbook"

hlen 获取长度

$ hlen books  # 获取长度
(integer) 3

hmset 批量添加

$ hmset books java "effective java" python "learning python" golang "modern golang programming"
OK

hincrby 递增

可以使用 hincrby 对 hash 结构中的单个子 key 进行计数，和 incr使用方法一样。

$ hincrby user age 1
(integer) 30

set (集合)

Redis 的集合相当于 Java 里面的 HashSet，它内部的键值对是无序的唯一的。它的内部实现相当于一个特殊的字典，字典中所有的 value 都是一个值NULL。

当集合中最后一个元素移除之后，数据结构自动删除，内存被回收。

set 结构可以用来存储活动中奖的用户 ID，因为有去重功能，可以保证同一个用户不会中奖两次。

sadd 添加

$ sadd books python  # 新增
(integer) 1

$ sadd books java golang  # 批量添加
(integer) 2

smembers 获取

$ smembers books  # 获取，set是无序的
1) "java"
2) "python"
3) "golang"

srem 移除

$ srem book java
(integer) 1

sismember 查询value是否存在

$ sismember books java  # 查询某个value是否存在，相当于 contains(o)
(integer) 1

scard 获取长度

$ scard books    # 获取长度相当于 count()
(integer) 3

spop 弹出一个

$ spop books    # 弹出一个
"java"

zset (有序集合)

zset 类似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的结合体，一方面它是一个 set，保证了内部 value 的唯一性，另一方面它可以给每个 value 赋予一个 score，代表这个 value 的排序权重。

zset 中最后一个 value 被移除后，数据结构自动删除，内存被回收。

zset 可以用来存粉丝列表，value 值是粉丝的用户 ID，score 是关注时间。我们可以对粉丝列表按关注时间进行排序。

zset 还可以用来存储学生的成绩，value 值是学生的 ID，score 是他的考试成绩。我们可以对成绩按分数进行排序就可以得到他的名次。

zadd 添加

$ zadd books 9.0 "think in java"
(integer) 1
$ zadd books 8.9 "java concurrency"
(integer) 1
$ zadd books 8.6 "java cookbook"
(integer) 1

zrange 按score排序列出

$ zrange books 0 -1  # 按 score 排序列出，参数区间为排名范围
1) "java cookbook"
2) "java concurrency"
3) "think in java"

zrevrange 按score逆序列出

$ zrevrange books 0 -1  # 按 score 逆序列出，参数区间为排名范围
1) "think in java"
2) "java concurrency"
3) "java cookbook"

zcard 获取个数，相当于 count()

$ zcard books  # 相当于 count()
(integer) 3

zrank 排名

$ zrank books "java concurrency"  # 排名
(integer) 1

zscore 获取指定value的score

$ zscore books "java concurrency"  # 获取指定value的score
"8.9000000000000004"  # 内部 score 使用 double 类型进行存储，所以存在小数点精度问题

zrangebyscore 根据分值区间遍历

$ zrangebyscore books 0 8.91  # 根据分值区间遍历 zset
1) "java cookbook"
2) "java concurrency"

$ zrangebyscore books -inf 8.91 withscores # 根据分值区间 (-∞, 8.91] 遍历 zset，同时返回分值。inf 代表 infinite，无穷大的意思。
1) "java cookbook"
2) "8.5999999999999996"
3) "java concurrency"
4) "8.9000000000000004"

zrem

$ zrem books "java concurrency"  # 删除 value
(integer) 1

容器型数据结构的通用规则

list / set / hash / zset 这四种数据结构是容器型数据结构，它们都有下面两条通用规则：

create if not exists

如果容器不存在，那就创建一个，再进行操作。比如 rpush 操作刚开始是没有列表的，Redis 就会自动创建一个，然后再 rpush 进去新元素。
drop if no elements

如果容器里元素没有了，那么立即删除元素，释放内存。这意味着 lpop 操作到最后一个元素，列表就消失了。

过期时间

Redis 所有的数据结构都可以设置过期时间，时间到了，Redis 会自动删除相应的对象。

还有一个需要特别注意的地方是如果一个字符串已经设置了过期时间，然后你调用了 set 方法修改了它，它的过期时间会消失。

$ set name zhangsan  # 添加
OK
$ expire name 600  # 设置过期时间
(integer) 1
$ ttl name  # 查看过期时间
(integer) 597
$ set name lisi  # 再次添加
OK
$ ttl name  # 查看过期时间，变成了永久有效
(integer) -1