Redis的数据结构与应用场景

一、Redis简介

　　Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、遵守 BSD 协议、支持网络、可基于内存、分布式、可选持久性的键值对(Key-Value)存储数据库，并提供多种语言的 API。

       Redis 通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是字符串(String)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(set)和有序集合(sorted set)等类型。

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二、字符串（String）

1，常用指令

#常用操作
SET key value                         //存入字符串键值对
MSET key value [key value ...]        //批量存储字符串键值对
SETNX key value                       //当且仅当key不存在,存入value返回1;若key已存在，则不做操作返回0。
GET key                               //获取一个key对应的value
MGET key [key ...]                    //批量获取字符串键值
DEL key [key ...]                     //删除键
#原子加减操作
INCR key                              //将key中存储的数字值(value为string报错)加1
DECR key                              //将key中存储的数字值(value为string报错)减1
INCRBY key n                          //将key中存储的数字值加n
DECRBY key n                          //将key中存储的数字值减n

2，应用场景

a）单值缓存

• SET key value

• GET key

b）对象缓存

• SET user:1 value(json格式数据)

• MSET user:1:name zs user:1:age 18  user:2:name ls user:2:age 20

　　采用String类型的对象缓存有两种方式：1.直接缓存整个对象的json；2.采用将key进行分离为user:ID:属性，采用MSET存储，用MGET获取各属性值。

c）分布式锁

• set product:10001 true ex 10 nx

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds ：设置失效时间，单位秒
PX milliseconds：设置失效时间，单位毫秒
NX : key不存在时设置value，成功返回OK，失败返回nil
XX : key存在时设置value，成功返回OK，失败返回nil

　　设置key为product:ID过期时间为10s，如果当前key已经存在就会直接返回nil。

d）计数器

• INCR aritcle:readcount:{文章id}

• GET aritcle:readcount:{文章id}

e）分布式系统全局序列号

• INCRBY orderId 10

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三、哈希（Hash）

1，常用命令

#hash常用操作
HSET key field value                        //存储一个哈希表key的键值
HSETNX key field value                      //存储一个不存在的哈希表key的键值
HMSET key field value [field value...]      //在一个哈希表key中存储多个键值对
HGET key field                              //获取哈希表key对应的field键值
HMGET key field [field ...]                 //批量获取哈希表key中多个field键值
HDEL key field [field ...]                  //删除哈希表key中的field键值
HLEN key                                    //返回哈希表key中field的数量
HGETALL key                                 //返回哈希表key中所有的键值
HINCRBY key field n                         //为哈希表key中field键的值加上增量n

2，应用场景

a）对象存储

• HMSET user 1:name zs 1:age 20

• HMGET user 1:name 1:age

　　当需要存储的对象不大时，可以采用固定的key，对应的field为ID:属性，采用HMSET的方式，这样就能将所有的对象存储在同一个key中；

　　当需要存储的对象比较大时，可以将key进行动态分离开，例如：设置key为user:序号，序号为0~1000，每个存储对象根据id%序号，确定当前对象分配到哪个key中。

b）购物车

　　定义：用户id为key，商品id为field，商品数量为value

• 添加商品：hset cart:1001 1100 1

• 添加数量：hincrby cat:1001 1100 1

• 商品总数：hlen cart:1001

• 删除商品：hdel cart:1001 1100

• 获取购物车所有商品：hgetall cart:1001

3，hash结构优缺点

a）优点

• 同类数据归类整合储存，方便数据管理

• 相比String操作消耗内存与cpu更小

• 相比String存储更省空间

b）缺点

• 过期功能不能使用在field上，只能用在key上

• Redis集群架构下不适合大规模使用(容易造成数据倾斜)

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四、列表（list）

1，常用命令

#List常用操作
LPUSH key value [value ...]                 //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)，最后的值在最前面
RPUSH key value [value ...]                 //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP key                                    //移除并返回key列表的头元素
RPOP key                                    //移除并返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop                       //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定，从0开始
BLPOP key [key ...] timeout                 //从key列表表头弹出一个元素，没有就阻塞timeout秒，如果timeout=0则一直阻塞
BRPOP key [key ...] timeout                 //从key列表表尾弹出一个元素，没有就阻塞timeout秒，如果timeout=0则一直阻塞

2，应用场景

a）常用数据结构

• stack(栈) = LPUSH + LPOP -> FIFO

• queue(队列) = LPUSH + RPOP

• Blocking MQ(阻塞队列) = LPUSH + BRPOP

b）微博消息和微信公众号消息

　　用户A关注了公众号B和公众号C

• B发微博，消息ID为1001。LPUSH msg:AID 1001

• C发微博，消息ID为1002。LPUSH msg:AID 1002

• A查看微博前五条。LRANGE msg:AID 0 4

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五、集合(Set)

1，常用命令

#Set常用操作
SADD key member [member ...]                //往集合key中存入元素，元素存在则忽略，若key不存在则新建
SREM key member [member ...]                //从集合key中删除元素
SMEMBERS key                                //获取集合key中所有元素
SCARD key                                   //获取集合key中的元素个数
SISMEMBER key member                        //判断member元素是否存在于集合key中
SRANDMEMBER key [count]                     //从集合key中随机选出count个元素，元素不从key中删除
SPOP key [count]                            //从集合key中随机选出count个元素，元素从key中删除
#Set运算操作
SINTER key [key ...]                        //交集运算
SINTERSTORE destination key [key ...]       //将交集结果存入新集合destination中
SUNION key [key ...]                        //并集运算
SUNIONSTORE destination key [key ...]       //将并集结果存入新集合destination中
SDIFF key [key ...]                         //差集运算
SDIFFSTORE destination key [key ...]        //将差集结果存入新集合destination中

2，应用场景

a）微信微博点赞，收藏，标签

• 点赞。SADD like:{消息ID} {用户ID}

• 取消点赞。SREM like:{消息ID} {用户ID}

• 检查用户是否点赞。SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}

• 获取点赞的用户列表。SMEMBERS like:{消息ID}

• 获取点赞用户数。SCARD like:{消息ID}

b）微博微信关注模型

• A关注的人：aSet -> {b,c,d}

• B关注的人：bSet -> {a,c,d,e}

• C关注的人：cSet -> {a,b,d,e,f}

• A和B共同关注的人：SINTER aSet bSet ->{c,d}

• A关注的人也关注C：A可能认识的人：SDIFF bSet aSet -> {a,e}

  • SISMEMBER cSet b 

  • SISMEMBER cSet d

六、有序集合(sorted set)

1，常用命令

#ZSet常用操作
ZADD key score member [[score member]...]   //往有序集合key中加入带分值元素
ZREM key member [member...]                 //往有序集合key中删除元素
ZSCORE key member                           //返回有序集合key中元素member的分值
ZINCREBY key increment member               //为有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key                                   //返回有序集合key中元素个数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]          //正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]       //倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
#ZSet运算操作
ZUNIONSTORE destkey numberkeys key [key...] //并集计算(相同元素分值相加)，numberkeys一共多少个key，WEIGHTS每个key对应的分值乘积
ZINTERSTORE destkey numberkeys key [key...] //交集计算(相同元素分值相加)，numberkeys一共多少个key，WEIGHTS每个key对应的分值乘积

2，应用场景

a)微博热搜榜

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