Redis五个基本数据类型详解

安装

docker pull redis

docker run -p 6379:6379 --name redis -v {路径}/redis.conf:/etc/redis/redis.conf -v {路径}/data:/data -d redis redis-server /etc/redis/redis.conf --appendonly yes

redis数据类型

String字符串

简介：string类型是Redis最基本的数据类型，一个键最大能存储512MB。
格式: set key value
数据结构：int（8字节长整型）/embstr（小于等于39字节字符串）/raw（大于39个字节字符串）
常用于：计数，分布式锁，缓存，验证码。
例如：系统账号注册，验证码存放redis，设置过期时间。首页的数据缓存，用户信息（jwt、 session之类的）
分布式锁：先拿setnx来争抢锁，抢到之后，再用expire给锁加一个过期时间防止锁忘记了释放。

如果在setnx之后执行expire之前进程意外crash或者要重启维护了，那会怎么样？

set指令有非常复杂的参数，这个应该是可以同时把setnx和expire合成一条指令来用的！后面会讲具体怎么做。

动态字符串 SDS

下面是sds定义

struct sdshdr{
     //记录buf数组中已使用字节的数量
     //等于 SDS 保存字符串的长度
     int len;
     //记录 buf 数组中未使用字节的数量
     int free;
     //字节数组，用于保存字符串
     char buf[];
}

sds

redis 没有使用c语言中的char[]，而去选择sds结构是为什么呢？

常数复杂度获取字符串长度：从定义的结构中可以看出来，sds可以直接获取字符长度，也就是O(1)的时间复杂度，而char[]需要遍历字符串，也就是O(n)。
杜绝缓冲区溢出：我们知道在 C 语言中使用 strcat 函数来进行两个字符串的拼接，一旦没有分配足够长度的内存空间，就会造成缓冲区溢出。而对于 SDS 数据类型，在进行字符修改的时候，会首先根据记录的 len 属性检查内存空间是否满足需求，如果不满足，会进行相应的空间扩展，然后在进行修改操作，所以不会出现缓冲区溢出。
减少修改字符串的内存重新分配次数：C语言由于不记录字符串的长度，所以如果要修改字符串，必须要重新分配内存（先释放再申请），因为如果没有重新分配，字符串长度增大时会造成内存缓冲区溢出，字符串长度减小时会造成内存泄露。

而对于SDS，由于len属性和free属性的存在，对于修改字符串SDS实现了空间预分配和惰性空间释放两种策略：

1、空间预分配：对字符串进行空间扩展的时候，扩展的内存比实际需要的多，这样可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。

2、惰性空间释放：对字符串进行缩短操作时，程序不立即使用内存重新分配来回收缩短后多余的字节，而是使用 free 属性将这些字节的数量记录下来，等待后续使用。（当然SDS也提供了相应的API，当我们有需要时，也可以手动释放这些未使用的空间。）

二进制安全：为C字符串以空字符作为字符串结束的标识，而对于一些二进制文件，内容可能包括空字符串，因此C字符串无法正确存取；而所有 SDS 的API 都是以处理二进制的方式来处理 buf 里面的元素，并且 SDS 不是以空字符串来判断是否结束，而是以 len 属性表示的长度来判断字符串是否结束。

image.png

image.png

兼容部分 C 字符串函数：虽然 SDS 是二进制安全的，但是一样遵从每个字符串都是以空字符串结尾的惯例，这样可以重用 C 语言库中的一部分函数。

List

格式: lpush name value
数据结构：ziplist（压缩列表）、linkedlist（链表）
常用于：消息队列等
例如：消息队列：一般使用list结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息。当lpop没有消息的时候，要适当sleep一会再重试。
缺点：在消费者下线的情况下，生产的消息会丢失，得使用专业的消息队列如rabbitmq等。

下图就是list结构的插入，弹出。

list

Hash

简介：Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。
格式: hmset name key1 value1 key2 value2
数据结构：ziplist（压缩列表）、hashtable（哈希表）
常用于：用户信息缓存
和String的优缺点对比：hash易操作，只需要找到对应的key和filed就可以修改了。String易查询。具体对比如下

hash

set

简介：Redis的Set是string类型的无序集合。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)。
格式: sadd name value
数据结构：intset（整数集合）、hashtable（哈希表）
常用于：抽奖，共同好友关系，消息未读已读

zset (sorted set：有序集合)

格式: zadd name score value
数据结构：ziplist(压缩列表)、skiplist(跳跃表)
常用于：排行榜
例如：比赛的排行榜。

跳跃表（skiplist）

在原来的单链表基础上，我们查询数据需要从头遍历到尾，时间复杂度太高了。我们在思考提高查询效率时，在原有链表上添加索引，如果还是觉得查询太慢我们又在索引上再增加一级索引，以此类推。跳跃表的实质就是在单链表上一级一级地增加索引来达到加快查询的目的。

skip list

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/161835019