Redis的五种数据结构

概述

主要包括常见的5种数据类型，分别是：String、List、Set、Zset、Hash。

结构类型	结构存储的值	结构的读写能力
String字符串	可以是字符串、整数或浮点数	对整个字符串或字符串的一部分进行操作；对整数或浮点数进行自增或自减操作
List列表	一个链表，链表上的每个节点都包含一个字符串	对链表的两端进行push和pop操作，读取单个或多个元素；根据值查找或删除元素；
Set集合	包含字符串的无序集合	字符串的集合，包含基础的方法有看是否存在添加、获取、删除；还包含计算交集、并集、差集等
Hash散列	包含键值对的无序散列表	包含方法有添加、获取、删除单个元素
Zset有序集合	和散列一样，用于存储键值对	字符串成员与浮点数分数之间的有序映射；元素的排列顺序由分数的大小决定；包含方法有添加、获取、删除单个元素以及根据分值范围或成员来获取元素

1，String字符串

1，简介： String是redis最基本的类型，一个key对应一个value。

  String类型是二进制安全的，意思是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。
命令
2，基本操作

• set (key) (value)：设置键值对
• setnx (key) (value)：防止覆盖，设置键值对，
    如果key不存在就设置，返回1
    如果key已经存在就不设置，返回0
• get(key)：获取key对应的value
• getset (key) (value) ：先get再set，返回旧值，如果没有旧值返回nil
• append (key) (value)：向指定的key的value后追加字符串
• del (key) ：删除key
• strlen (key)：获取key对应值的字符串长度

使用Redis可以实现分布式锁，原理如下：
  1,SETNX key value //如果key不存在,则创建并赋值，成功加入缓存并且返回1；如果已存在，则返回0。
  2,EXPIRE key seconds //设置key的生存时间,当key过期(生存时间为0),会自动删除
  存在风险：SETNX和EXPIRE 为两个指令，如果设置了SETNX后程序崩溃，EXPIRE未成功执行则会出现资源锁死的情况。
针对该问题，redis 在2.6.12版本过后增加新的解决方案
  set key value [expiration EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]
  1,EX seconds:将键的过期时间设置为 seconds 秒。
    SET key value EX seconds 等同于 SETEX key seconds value
  2,PX millisecounds:将键的过期时间设置为 milliseconds 毫秒。
    SET key value PX milliseconds 等同于 PSETEX key milliseconds value
  3,NX:只在键不存在的时候，才对键进行设置操作。
    SET key value NX 等同于 SETNX key value
  4,XX:只在键已经存在的时候，才对键进行设置操作.
eg：例如，使用分布式锁，key不存在的时候才进行设置选用NX，过期时间设置为10s，将SETNX和EXPIRE合二为一：
  SET product:10001 true ex 10 nx
  SET操作成功后,返回的是OK,失败返回NIL

3，数字value的加减

• incr (key) ：value + 1
• decr (key) ：value - 1
• incrby (key) (number)：value + number
• decrby (key) (number)：value - number

4，获取或者设置指定范围内的值

• getrange (key) (begin) (end) ：获取[begin,end]下标范围内的值，如果是(0,1)就是获取所有值
• setrange (key) (begin) (xxxx) ：从begin下标开始设置xxx值，将原有的替换掉

5，设置键值过期时间

• setex (key) (seconds) expire：设置键过期时间
• ttl (key) ：查看key剩余存活时间

6，同时设置或获取多个key-value

• met (key1) (value1) (key2) (value2)：用于同时设置一个或多个 key-value 对
• mget (key1) (key2) ：返回所有(一个或多个)给定 key 的值（如果某个key不存在，不存在的key返回null）
• msetnx(key1) (value1) (key2) (value2)：当所有 key 都成功设置，返回 1 。 如果有一个key设置失败，所有的key设置都会失败，返回 0 。原子操作
  7，使用｜实战场景
• 缓存： 经典使用场景，把常用信息，字符串，图片或者视频等信息放到redis中，redis作为缓存层，mysql做持久化层，降低mysql的读写压力
• 计数器：redis是单线程模型，一个命令执行完才会执行下一个，同时数据可以一步落地到其他的数据源。
• session：常见方案spring session + redis实现session共享，

2，List列表

1，简介：Redis中的List其实就是双端链表

  使用List结构，我们可以轻松地实现最新消息排队功能（比如新浪微博的TimeLine）。List的另一个应用就是消息队列，可以利用List的 PUSH 操作，将任务存放在List中，然后工作线程再用 POP 操作将任务取出进行执行。
  Redis还提供了操作List中某一段的api，你可以直接查询，删 除List中某一段的元素。
  使用列表的技巧

• lpush+lpop=Stack(栈)
• lpush+rpop=Queue（队列）
• lpush+ltrim=Capped Collection（有限集合）
• lpush+brpop=Message Queue（消息队列）
  2，常用命令：

命令	简述	使用
RPUSH	将给定值推入到列表右端	RPUSH key value
LPUSH	RPUSH	RPUSH
RPUSH	将给定值推入到列表左端	LPUSH key value
RPOP	从列表的右端弹出一个值，并返回被弹出的值	RPOP key
LPOP	从列表的左端弹出一个值，并返回被弹出的值	LPOP key
LRANGE	获取列表在给定范围上的所有值	LRANGE key 0 -1
LINDEX	通过索引获取列表中的元素。你也可以使用负数下标，以 -1 表示列表的最后一个元素， -2 表示列表的倒数第二个元素，以此类推。	LINEX key index

3，命令测试

# ===================================================
# Lpush：将一个或多个值插入到列表头部。（左）
# rpush：将一个或多个值插入到列表尾部。（右）
# lrange：返回列表中指定区间内的元素，区间以偏移量 START 和 END 指定。
# 其中 0 表示列表的第一个元素， 1 表示列表的第二个元素，以此类推。
# 你也可以使用负数下标，以 -1 表示列表的最后一个元素， -2 表示列表的倒数第二个元素，以此
类推。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> LPUSH list "one"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LPUSH list "two"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> RPUSH list "right"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> Lrange list 0 -1
1) "two"
2) "one"
3) "right"
127.0.0.1:6379> Lrange list 0 1
1) "two"
2) "one"
# ===================================================
# lpop 命令用于移除并返回列表的第一个元素。当列表 key 不存在时，返回 nil 。
# rpop 移除列表的最后一个元素，返回值为移除的元素。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> Lpop list
"two"
127.0.0.1:6379> Rpop list
"right"
127.0.0.1:6379> Lrange list 0 -1
1) "one"
# ===================================================
# Lindex，按照索引下标获得元素（-1代表最后一个，0代表是第一个）
# ===================================================
127.0.0.1:6379> Lindex list 1
(nil)
127.0.0.1:6379> Lindex list 0
"one"
127.0.0.1:6379> Lindex list -1
"one"
# ===================================================
# llen 用于返回列表的长度。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> flushdb
OK
127.0.0.1:6379> Lpush list "one"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> Lpush list "two"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> Lpush list "three"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> Llen list # 返回列表的长度
(integer) 3
# ===================================================
# lrem key 根据参数 COUNT 的值，移除列表中与参数 VALUE 相等的元素。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> lrem list 1 "two"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> Lrange list 0 -1
1) "three"
2) "one"
# ===================================================
# Ltrim key 对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区
间之内的元素都将被删除。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist "hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist "hello"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist "hello2"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist "hello3"
(integer) 4
127.0.0.1:6379> ltrim mylist 1 2
OK
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello"
2) "hello2"
# ===================================================
# rpoplpush 移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> rpush mylist "hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush mylist "foo"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush mylist "bar"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> rpoplpush mylist myotherlist
"bar"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello"
2) "foo"
127.0.0.1:6379> lrange myotherlist 0 -1
1) "bar"
# ===================================================
# lset key index value 将列表 key 下标为 index 的元素的值设置为 value 。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> exists list # 对空列表(key 不存在)进行 LSET
(integer) 0
127.0.0.1:6379> lset list 0 item # 报错
(error) ERR no such key
127.0.0.1:6379> lpush list "value1" # 对非空列表进行 LSET
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange list 0 0
1) "value1"
127.0.0.1:6379> lset list 0 "new" # 更新值
OK
127.0.0.1:6379> lrange list 0 0
1) "new"
127.0.0.1:6379> lset list 1 "new" # index 超出范围报错
(error) ERR index out of range
# ===================================================
# linsert key before/after pivot value 用于在列表的元素前或者后插入元素。
# 将值 value 插入到列表 key 当中，位于值 pivot 之前或之后。
# ===================================================
redis> RPUSH mylist "Hello"
(integer) 1
redis> RPUSH mylist "World"
(integer) 2
redis> LINSERT mylist BEFORE "World" "There"
(integer) 3
redis> LRANGE mylist 0 -1
1) "Hello"
2) "There"
3) "World"

4，使用场景

• 微博TimeLine: 有人发布微博，用lpush加入时间轴，展示新的列表信息
• 消息队列

3，Set集合

1，简介：Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。

• 集合成员是不可重复的
• Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)

2，命令使用：

命令	简述	使用
SADD	向集合添加一个或多个成员	SADD key value
SCARD	获取集合的成员数	SCARD key
SMEMBER	SMEMBER	SMEMBER key member
SISMEMBER	判断 member 元素是否是集合 key 的成员	SISMEMBER key member

3，测试命令：

# ===================================================
# sadd 将一个或多个成员元素加入到集合中，不能重复
# smembers 返回集合中的所有的成员。
# sismember 命令判断成员元素是否是集合的成员。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> sadd myset "hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset "kuangshen"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset "kuangshen"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "kuangshen"
2) "hello"
127.0.0.1:6379> SISMEMBER myset "hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SISMEMBER myset "world"
(integer) 0
# ===================================================
# scard，获取集合里面的元素个数
# ===================================================
127.0.0.1:6379> scard myset
(integer) 2
# ===================================================
# srem key value 用于移除集合中的一个或多个成员元素
# ===================================================
127.0.0.1:6379> srem myset "kuangshen"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "hello"
# ===================================================
# srandmember key 命令用于返回集合中的一个随机元素。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "kuangshen"
2) "world"
3) "hello"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset
"hello"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 2
1) "world"
2) "kuangshen"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 2
1) "kuangshen"
2) "hello"
# ===================================================
# spop key 用于移除集合中的指定 key 的一个或多个随机元素
# ===================================================
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "kuangshen"
2) "world"
3) "hello"
127.0.0.1:6379> spop myset
"world"
127.0.0.1:6379> spop myset
"kuangshen"
127.0.0.1:6379> spop myset
"hello"
# ===================================================
# smove SOURCE DESTINATION MEMBER
# 将指定成员 member 元素从 source 集合移动到 destination 集合。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> sadd myset "hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset "world"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset "kuangshen"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset2 "set2"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smove myset myset2 "kuangshen"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "world"
2) "hello"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset2
1) "kuangshen"
2) "set2"
# ===================================================
- 数字集合类
- 差集： sdiff
- 交集： sinter
- 并集： sunion
# ===================================================
127.0.0.1:6379> sadd key1 "a"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd key1 "b"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd key1 "c"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd key2 "c"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd key2 "d"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd key2 "e"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SDIFF key1 key2 # 差集
1) "a"
2) "b"
127.0.0.1:6379> SINTER key1 key2 # 交集
1) "c"
127.0.0.1:6379> SUNION key1 key2 # 并集
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "e"
5) "d"

4，使用场景

• 标签（tag）,给用户添加标签，或者用户给消息添加标签，这样有同一标签或者类似标签的可以给推荐关注的事或者关注的人。
• 点赞，或点踩，收藏等，可以放到set中实现

4，Hash散列

1，简介：Redis hash 是一个 string 类型的 field(字段) 和 value(属性) 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

2，命令使用：

命令	简述	使用
HSET	添加键值对	HSET hash-key sub-key1 value1
HGET	获取指定散列键的值	HGET hash-key key1
HGETALL	获取散列中包含的所有键值对	HGETALL hash-key
HDEL	如果给定键存在于散列中，那么就移除这个键	HDEL hash-key sub-key1

3，测试命令：

# ===================================================
# hset、hget 命令用于为哈希表中的字段赋值 。
# hmset、hmget 同时将多个field-value对设置到哈希表中。会覆盖哈希表中已存在的字段。
# hgetall 用于返回哈希表中，所有的字段和值。
# hdel 用于删除哈希表 key 中的一个或多个指定字段
# ===================================================
127.0.0.1:6379> hset myhash field1 "huangkaiyu"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myhash field1
"huangkaiyu"
127.0.0.1:6379> HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World"
OK
127.0.0.1:6379> HGET myhash field1
"Hello"
127.0.0.1:6379> HGET myhash field2
"World"
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "field1"
2) "Hello"
3) "field2"
4) "World"
127.0.0.1:6379> HDEL myhash field1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "field2"
2) "World"
# ===================================================
# hlen 获取哈希表中字段的数量。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> hlen myhash
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World"
OK
127.0.0.1:6379> hlen myhash
(integer) 2
# ===================================================
# hexists 查看哈希表的指定字段是否存在。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> hexists myhash field1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hexists myhash field3
(integer) 0
# ===================================================
# hkeys 获取哈希表中的所有域（field）。
# hvals 返回哈希表所有域(field)的值。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> HKEYS myhash
1) "field2"
2) "field1"
127.0.0.1:6379> HVALS myhash
1) "World"
2) "Hello"
# ===================================================
# hincrby 为哈希表中的字段值加上指定增量值。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> hset myhash field 5
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HINCRBY myhash field 1
(integer) 6
127.0.0.1:6379> HINCRBY myhash field -1
(integer) 5
127.0.0.1:6379> HINCRBY myhash field -10
(integer) -5
# ===================================================
# hsetnx 为哈希表中不存在的的字段赋值 。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> HSETNX myhash field1 "hello"
(integer) 1 # 设置成功，返回 1 。
127.0.0.1:6379> HSETNX myhash field1 "world"
(integer) 0 # 如果给定字段已经存在，返回 0 。
127.0.0.1:6379> HGET myhash field1
"hello"

4，使用场景

• 缓存： 能直观，相比string更节省空间，的维护缓存信息，如用户信息，视频信息等。

5，Zset有序集合

1，简介：Redis 有序集合和集合一样基本一致
区别：**每个元素都会关联一个 double 类型的权重参数(score)，**使得集合中的元素能够按score进行有序排列。
特点：有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

2，命令使用：

命令	简述	使用
zadd	将一个或多个member元素及其score值加入到有序集key当中	zadd key score1 value1 score2 value2
zrange	返回有序集key中，下标在start和stop之间的元素	zrange key start stop [WITHSCORES]
zrangebyscore	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	zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]
zincrby	为元素的score加上增量	zincrby key increment value
zrem	删除该集合下，指定值的元素v	zrem key value
zcount	统计该集合，分数区间内的元素个数。	zcount key min max
zrank	返回该值在集合中的排名，从0开始。	zrank key value
SADD	SADD	SADD

3，测试命令：

# ===================================================
# zadd 将一个或多个成员元素及其分数值加入到有序集当中。
# zrange 返回有序集中，指定区间内的成员
# ===================================================
127.0.0.1:6379> zadd myset 1 "one"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myset 2 "two" 3 "three"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> ZRANGE myset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
# ===================================================
# zrangebyscore 返回有序集合中指定分数区间的成员列表。有序集成员按分数值递增(从小到大)
次序排列。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> zadd salary 2500 xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd salary 5000 xiaohong
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd salary 500 kuangshen
(integer) 1
# Inf无穷大量+∞,同样地,-∞可以表示为-Inf。
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary -inf +inf # 显示整个有序集
1) "kuangshen"
2) "xiaoming"
3) "xiaohong"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary -inf +inf withscores # 递增排列
1) "kuangshen"
2) "500"
3) "xiaoming"
4) "2500"
5) "xiaohong"
6) "5000"
127.0.0.1:6379> ZREVRANGE salary 0 -1 WITHSCORES # 递减排列
1) "xiaohong"
2) "5000"
3) "xiaoming"
4) "2500"
5) "kuangshen"
6) "500"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary -inf 2500 WITHSCORES # 显示工资 <=2500
的所有成员
1) "kuangshen"
2) "500"
3) "xiaoming"
4) "2500"
# ===================================================
# zrem 移除有序集中的一个或多个成员
# ===================================================
127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1
1) "kuangshen"
2) "xiaoming"
3) "xiaohong"
127.0.0.1:6379> zrem salary kuangshen
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1
1) "xiaoming"
2) "xiaohong"
# ===================================================
# zcard 命令用于计算集合中元素的数量。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> zcard salary
(integer) 2
OK
# ===================================================
# zcount 计算有序集合中指定分数区间的成员数量。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> zadd myset 1 "hello"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myset 2 "world" 3 "kuangshen"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> ZCOUNT myset 1 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ZCOUNT myset 1 2
(integer) 2
# ===================================================
# zrank 返回有序集中指定成员的排名。其中有序集成员按分数值递增(从小到大)顺序排列。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> zadd salary 2500 xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd salary 5000 xiaohong
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd salary 500 kuangshen
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES # 显示所有成员及其 score 值
1) "kuangshen"
2) "500"
3) "xiaoming"
4) "2500"
5) "xiaohong"
6) "5000"
127.0.0.1:6379> zrank salary kuangshen # 显示 kuangshen 的薪水排名，最少
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrank salary xiaohong # 显示 xiaohong 的薪水排名，第三
(integer) 2
# ===================================================
# zrevrank 返回有序集中成员的排名。其中有序集成员按分数值递减(从大到小)排序。
# ===================================================
127.0.0.1:6379> ZREVRANK salary kuangshen # 狂神第三
(integer) 2
127.0.0.1:6379> ZREVRANK salary xiaohong # 小红第一
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4，使用场景

• 排行榜：有序集合经典使用场景。例如小说视频等网站需要对用户上传的小说视频做排行榜，榜单可以按照用户关注数，更新时间，字数等打分，做排行。
• 成绩排行：比如一个存储全班同学成绩的sorted set，其集合value可以是同学的学号，而score就可以是其考试得分， 形成了按成绩排序。
• 权重分配：可以用sorted set来做带权重的队列，比如普通消息的score为1，重要消息的score为2，然后工作线程可以选择按score的倒序来获取工作任务。让重要的任务优先执行。