【Redis】五种数据类型及其使用场景

Redis 数据类型

五种类型与类比java的模型

  • string --> String
  • hash --> Hashmap
  • list --> LinkList
  • set --> HashSet
  • sorted_set --> TreeSet

String类型

redis 数据存储格式

  • redis自身是一个Map类型的存储方式,其中所有的数据都是采用key:value的形式存储
  • 我们讨论的数据类型指的是存储的数据的类型,也就是value部分的类型,key部分永远都是字符串

String基本信息

存储的数据:单个数据,最简单的数据存储类型,也是最常用的数据存储类型
存储数据的格式:一个存储空间保存一个数据
存储内容:通常使用字符串,如果字符串以整数的形式展示,可以作为数字操作使用(但是仍是字符串)

常用命令

  • 添加/修改数据
set key value
  • 获取数据
get key
  • 删除数据
del key

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第1张图片

  • 添加/修改多个数据
mset key1 valueq key2 value2 …
  • 获取多个数据
mget key1 key2 …

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第2张图片

  • 获取数据字符个数(字符串长度)
strlen key
  • 追加信息到原始信息后部(如果原始信息存在就追加,否则新建)
append key value

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第3张图片

String类型作为数值时的增减

业务场景1

大型企业级应用中,分表操作是基本操作,使用多张表存储同类型数据,但是对应的主键id必须保证统一性,不能重复。
Oracle数据库具有sequence设定,可以解决该问题,但是MySQL数据库并不具有类似的机制,那么如何解决?

解决方案

  • 设置数值数据增加指定范围的值
incr key 			//自增1
incrby key increment  //增加指定数值
incrbyfloat key increment  //增加一个浮点数

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第4张图片

  • 设置数值数据减少指定范围的值
decr key 			//自减1
decrby key increment //减少指定数值

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第5张图片

String作为数值操作时的注意事项
  1. string在redis内部存储默认就是一个字符串,当遇到增减类操作incr,decr时会转成数值型进行计算
  2. redis所有的操作都是原子性的,采用单线程处理所有业务,命令是一个一个执行的,因此无需考虑并发带来的数据影响。
  3. 按数值进行操作的数据,如果原始数据不能转成数值,或超过了redis数值上线范围,将会报错。9223372036854775807 (java中long型数据最大值,Long.MAX_VALUE)

String 数据时效性设置

业务场景2

场景一:“某某综艺”,启动海选投票,只能通过微信投票,每个微信号每4个小时只能投1票。

场景二:电商商家开启热门商品推荐,热门商品不能一直处于热门期,每种商品热门期维持3天,3天后自动取消热门

场景三:新闻网站会出现热点新闻,热点新闻最大的特征是对时效性,如何自动控制热点新闻的时效性

解决思路

给用户设置一个唯一的id,并为其设置一个有效时长,当时间已经超过设定时间后将id删除。

解决方案

设置数据具有指定的声明周期

redis 控制数据的生命周期,通过数据是否失效控制业务行为,适用于所有具有时效性限定控制的操作:

setex key seconds value //增加、修改键值对并为其设定生命周期
psetex key milliseconds value //功能与上面一直,秒的单位不同

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第6张图片

String 类型的注意事项

数据操作成功与否的反馈

1、表示运行结果是否成功
 (integer)0 –> false 失败
 (integer)1 –> true 成功

2、表示运行结果值
 (integer)3 –> 3 3个
 (integer)1 –> 1 1个
 数据未获取到

(nil)等同于null

String类型之高热度数据访问加速

业务场景3

主页高频访问信息显示控制,例如微博大V主页显示粉丝数与微博数量,这些数据就是热度数据,不断发生变化,这些数据如何放入Redis?
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第7张图片

解决方案

两种实现方式:

  • 在Redis中为大V用户设定用户信息,以用户主键和属性值作为key,后台设定时间定时刷新即可。

    • user: id :5765898790:focuss:3050
    • user: id :5765898790:fans:117492300
    • user: id :5765898790:blogs:117744
  • 在Redis中以json格式存储大V用户,定时刷新。

    • set user: id :5765898790 {id:5765898790,focuss:3050,fans:117492300,blogs:117744}
数据库中的热点数据key命名惯例:

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第8张图片

hash类型

String类型存储的困惑
对象类数据的存储如果具有较为频繁的更新需求,操作会显得笨重,存容易,改麻烦。
为了区别与Redis中的键值对的称呼,hash中的键成为field,而key特征Redis的键。
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第9张图片
hash类型
新的存储需求:对一系列存储的数据进行编组,方便管理,典型应用存储对象信息
需要的内存结构:一个存储空间保存多少个键值对数据
hash类型:底层使用哈希表结构实现数据存储

基本操作

  • 添加/修改数据

hset key field value

  • 获取数据

hget key field
hgetall key

  • 删除数据

hdel key field1 [field2]

实例:
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第10张图片

  • 添加/修改多个数据

hmset key field1 value1 field2 calue2

  • 获取多个数据

hmget key field1 field2 …

  • 获取哈希表中字段的数量

hlen key

  • 获取哈希表中是否存在指定的字段

hexists key field

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第11张图片

hash类型数据扩展操作

获取哈希表中所有的字段名和字段值

hkeys key //字段名
hvals key //字段值

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第12张图片

设置指定字段的数值数据增加指定范围的值

hincrby key field increment //指定数值增长指定的数
hincrbyfloat key field increment

user1年龄增加2岁,再增加0.5岁:
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第13张图片

hash类型数据操作的注意事项

  • hash类型下的value只能存储字符串,不允许存储其他类型数据,不存在嵌套现象。如果数据未获取到,对应的值为(nil)
  • 每个hash可以存储232-1个键值对
  • hash类型十分贴近对象的数据存储形式,并且可以灵活添加删除对象属性。但hash设计不是为了存储大量对象的,切记不可滥用,更不可以将hash作为对象列表使用
  • hgetall操作可以获取全部属性,如果内部fiekd过多,遍历整体数据效率就会很低,有可能成为数据访问瓶颈。

hash类型应用场景购物车

业务场景:电商网站购物车的设计与实现。
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第14张图片

解决方案:

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第15张图片
例如创建一个购物车:
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第16张图片
当前仅仅是将数据存储到redis中,并没有起到加速的所用,因为我们仅仅查询到了用户的id和商品的id,显示的时候显示的用户名和商品的名称,商品信息还需要二次查询数据库。

  • 每条购物车中的商品记录保存成两条field

  • field1 专用于保存购买数量
    1、命名格式:商品id:nums
    2、保存数据:数值

  • field2 专用于保存购物车中显示的信息,包含文字描述,图片地址,所属商家信息等等
    1、命名格式:商品id:info
    2、保存数据:json
    【Redis】五种数据类型及其使用场景_第17张图片
    但是出现很多用户都将同一个商品假如购物车,就会出现大量的重复信息,例如商品信息重复:
    【Redis】五种数据类型及其使用场景_第18张图片
    因此我们可以将商品的信息单独的保存成一个哈希。

创建数据,如果有则不再创建,如果没有则创建

hsetnx key field value

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第19张图片

Hash实现抢购,限购发放优惠券,激活码等

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第20张图片

解决方案

  • 以商家id作为key
  • 将参与抢购的商品id作为field
  • 将参与抢购的商品数量作为对应的value
  • 抢购时使用降至的方式控制产品数量

list

数据存储需求:存储多个数据,并对数据进入存储空间的顺序进行区分
需要的存储数据:一个存储空间保存多个数据,且通过数据可以体现进入顺序
list类型:保存多个数据,底层使用双向链表存储结构实现
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第21张图片

  • 添加/修改数据

lpush key value1 [value2] …
rpush key value1 [value2] …

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第22张图片

  • 获取数据

lrange key start stop //获取从左数第start到stop个元素,从0开始
lindex key index //查询第i个元素
llen key //list的长度
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第23张图片

  • 获取并移除数据

lpop key //获取并删除左边第一个元素
rpop key //获取并删除右边第一个元素

list 类型数组扩展操作
  • 规定时间内获取并移除数据

blpop key1 [key2] timeout
brpop key1 [key2] timeout

阻塞式获取,在规定时间内获取这个值,规定时间内如果还没有的时候可以等,直到有值就可以获取到获取超时获取为空。
开两个客户端,一个设置15s内获取list1中的值,此时list1位空一直等待(阻塞),在15秒内另一个客户端存入到list1中数据,此时就被获取到。
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第24张图片

业务场景

微信朋友圈点赞,要求按照点赞顺序显示点赞好友信息。
如果取消点赞,移除对应好友信息。
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第25张图片

解决方案

  • 移除指定数据

lrem key count value //count为移除的数量,value为移除哪个值

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第26张图片

list类型数据操作注意事项

  • list 中保存的数据都是string类型的,数据总容量式是有限的,最多232-1个元素(4294967295)
  • list具有索引的概念,但是操作数据时候通常以队列的形式进行入队出队操作,或以栈的形式进入栈出栈的操作
  • 获取全部数据操作结束索引设置为-1
  • list 可以对数据进行分页操作,通过第一页的信息来自list,第2页及更多的信息通过数据库的形式加载

list类型应用场景

业务场景-最新消息的展示

  • twitter、新浪微博、腾讯微博中个人用于的关注列表需要按照用户的关注顺序进行展示,粉丝列表需要将最近关注的粉丝列在前面
    【Redis】五种数据类型及其使用场景_第27张图片
  • 新闻、资讯类网站如何将最新的新闻或资讯按照发生的事件顺序展示
  • 企业运营过程中,系统将产生出大量的运营数据,如何保障堕胎服务器操作日志的统一顺序输出?

解决方案

  • 依赖list的数据具有顺序的特征对信息进行管理
  • 使用队列模型解决多路信息汇总合并的问题
  • 使用栈模型解决最新消息的问题

Set

  • 新的存储需求:存储大量的数据,在查询方面提供更高的效率
  • 需要的存储结构:能够保存大量的数据,搞笑的内部存储机制,便于查询
  • set类型:与hash存储结构完全相同,仅存储键,不存储值(nil),并且值式不允许重复的。也就是只有键没有值的hash

Set的基本操作

  • 添加数据

sadd key menber1 [member2]

  • 获取全部数据

smembers key

  • 删除数据

srem key member1 [member2]

  • 获取集合数据总量

scard key

  • 判断集合中是否包含指定数据

sismember key member

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第28张图片

set类型数据的扩展操作

业务场景-随机操作数据

每位用户首次使用进入头条时候会设置3项爱好的内容,但是后期为了增加用户的活跃度,兴趣点,必须让用户对其他信息类别逐渐产生兴趣,增加客户留存度,如何实现?

业务分析

  • 系统分析出各个分类的最新或最热点信息条目并组织成set集合
  • 随机挑选其中部分信息
  • 配合用户关注信息分类中的热点信息组织展示的全信息集合

解决方案

  • 随机获取集合中指定数量的数据

srandmember key [count]

  • 随机获取集合中的某个数据并将该数据移出集合

spop key

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第29张图片

redis应用于随机推荐类信息检索,例如热点歌单推荐,热点新闻推荐,热点旅游线路,应用APP推荐,大V推荐等。

业务场景-共同好友

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第30张图片
例如:
在这里插入图片描述

解决方案

  • 求两个集合的交、并、差集

sinter key1 [key2] //交集
sunion key1 [key2] //并集
sdiff key1 [key2] //差集(key1有但是key2没有的)

  • 求两个集合的交、并、差集并存储到指定集合中

sinterstore destination key1 [key2]
sunionstore destination key1 [key2]
sdiffstore destination key1 [key2]

  • 将指定数据从原始集合移动到目标集合中

smove source destination member

redis应用于同类信息的关联搜索,二度关联搜索,深度关联搜索

  • 显示共同关注(一度)
  • 显示共同好友(一度)
  • 由用户A出发,获取到好友用户B的好友信息列表(一度)
  • 由用户A出发,获取到好友用户B的购物清单列表(二度)
  • 由用户A出发,获取到好友用户B的游戏充值列表(二度)

Set类型数据操作的注意事项

set类型不允许数据重复,如果添加的数据在set中已经存在,将只保留一份
set虽然与hash的存储结构相同,但是无法启用hash中存储值的空间

业务场景-同类型不重复数据的合并操作

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第31张图片

解决方案

依赖set集合数据不重复的特征,依赖set集合hash存储结构特征完成数据过滤与快速查询

  • 根据用户id获取用户所有角色
  • 根据用户所有角色获取用户所有操作权限放入set集合
  • 根据用户所有觉得获取用户所有数据全选放入set集合

两种方法,其中第二种耦合度太高:
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第32张图片

set业务场景-访问量统计去重

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第33张图片

解决方案

针对不同的统计类型有不同的数据存储方式:

  • 利用set集合的数据去重特征,记录各种访问数据
  • 建立string类型数据,利用incr统计日访问量(PV)
  • 建立set模型,记录不同cookie数量(UV)
  • 建立set模型,记录不用IP数量(IP)

set业务场景-黑白名单

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第34张图片

解决方案

  • 基于经营战略设定问题用户发现、鉴别规则
  • 周期性更行满足规则的用户黑名单,加入set集合
  • 用户行为信息达到后与黑名单进行比比对,确认行为去向
  • 黑名单过滤IP地址:应用于开放游客访问权限的信息源
  • 黑名单过滤设备信息:应用于限定访问设备的信息源
  • 黑名单过滤用户:应用于基于访问权限的信息源

sorted_set类型

  • 新的存储需求:根据排序有利于数据的有效显示,需要提供一种可以根据自身特征进行排序的方式。
  • 需要的存储结构:新的存储模型,可以保存可排序的数据。
  • sorted_set类型:在set的存储结构基础上添加可排序字段。

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第35张图片
score只存储其顺序。

sorted_set类型数据的基本操作

  • 添加数据

zadd key score1 member1 [score2 member2]

  • 获取全部数据

zrange key start stop [WITHSCORES]//按照从小到大的顺序,加上WITHSCORES,就会带上scores一起显示
zrevrange key start stop [WITHSCORES]//按照从大到小的顺序

  • 删除数据

zrem key member [member …]

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第36张图片

  • 按条件获取数据
//查询scores在某个范围内的值
zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT]
//查询key某个索引范围内的值
zrevrangebyscore key max min [WITHSCORES]
  • 条件删除
zremrangebyrank key start stop
zremrangebyscore key min max

注意:

  • min与max用于限定搜索查询的条件
  • start与stop用于限定查询范围,作用于索引,表示开始和结束索引
  • offset与count用于限定查询范围,作用于查询结果,表示开始位置和数据总量

获取集合数据总量

zcard key //获取总量
zcount key min max //获取某一个范围的总量

  • 集合交、并存储操作

zinterstore destination numkeys key [key …] //求和
zunionstore destination numkeys key [key …]
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第37张图片

sorted_set 类型数据的扩展操作

业务场景- 建立排序依据

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第38张图片
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第39张图片

解决方案

  • 获取数据对应的索引(排名)

zrank key member //正数第几位
zrevrank key member //倒数第几位

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第40张图片

  • score 值获取与修改

zscore key member //获取
zincrby key increment member //score递增 increment

sorted_set 类型数据操作的注意事项

  • score 保存的数据存储空间是64位
  • score保存的数据也可以是一个双精度的double值,基于双精度浮点数的特征,可能会丢失精度,使用时侯要慎重
  • sorted_set底层存储还是基于set结构的,因此数据不能重复,如果重复添加相同的数据,score值将被反复覆盖,保留最后一次修改的结果

业务场景-会员短期体验之过期失效

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第41张图片

解决方案

  • 对于基于时间线限定的任务处理,将处理时间记录为score值,利用排序功能区分处理的先后顺序
  • 记录下一个要处理的事件,当对比系统时间发现当然仍后到期后移除redis中的记录,并记录下一个要处理的时间
  • 当新任务加入时,判定并更新当前下一个要处理的任务时间
  • 为提升sorted_set的性能,通常将任务根据特征存储成若干个sorted_set.例如1小时内,1天内,年度等,操作时逐渐提升,将即将操作的若干个任务纳入到1小时内处理队列中
  • time命令获取当前系统时间

数据类型实践案例

按次调用-计数器在这里插入图片描述

如何实现这个每分钟只能调用10次呢?

解决方案

  • 设计计数器,记录调用次数,用于控制业务执行次数。以用户id作为key,使用此时作为value
  • 在调用前获取次数,判断是否超过限定次数,不超过次数的情况下,每次调用计数+1,业务调用失败,不递增
  • 为了计数器设置生命周期为指定周期,例如10次/分钟,自动清空周期内使用次数。

解决方案改良

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第42张图片
利用可以存储的最大值是9223372036854775807,超过这个值就会抛出异常的特性。假如一分钟只能访问5次,可以将初始值设置为9223372036854775802,每次访问都加1,访问5次后这个数就会溢出异常。
【Redis】五种数据类型及其使用场景_第43张图片

微信会话

在这里插入图片描述

解决方案

  • 依赖list的数据具有顺序的特征对消息进行管理,将list结构作为栈使用
    对指定与普通会话分别创建独立的list分别管理
  • 当某个list中接收到用户消息后,将消息发送方的id从list的一侧加入list(此处设定左侧)
  • 多个相同id发出的消息反复入栈会出现问题,在入栈之前无论是否具有当前id对应得消息,先删除对应id
  • 推送消息时先推送顶置会话list,再推送普通会话list,推送完成的list清除所有数据
  • 消息的数量,也就是微信用户对话数量采用计数器的思想另行记录,伴随list操作同步更新

应用总结

【Redis】五种数据类型及其使用场景_第44张图片

你可能感兴趣的:(Redis)