redis入门学习

redis基本数据结构

redis的返回值

• 在设置一个key-value对的时候通常会返回ok告诉我们操作成功了，1代表成功，0代表失败，通常会根据返回值的不同处理不同的业务逻辑
• 用redis.cn来查看命令

全局操作

• flushdb清空内存数据库
• keys *展示所有存储结构名
• del db删除某个内存结构

string

一个string键最大能存储512MB

> SET runoob "菜鸟教程"

> GET runoob

INCR key # 原子执行加一

incr key increment # 原子执行加increment

decr key

decrby key decrement

setnx key value  # 只有key不存在的时候

删除操作

DEL runoob

二进制操作

setbit key offset value  # 设置offset处值为value

getbit key offset

bitcount key [start end]
# 签到功能后台实现
setbit sign:10001:202106 1 1  # 某月某天签到情况
bitcount sign:1001:202106  	# 查看当月其签到次数
getbit sign:1001:202106 2 	# 查看当月第二天天签到次数

分布式锁

setnx lock 1  	# 获取锁
del lock 		# 释放锁

# 其他操作

Hash

每个hash可以存储$2^{32}-1$个键值对

hmset

HMSET runoob field1 Hello field2 World

hget runoob field1

hmget runoob field1 field2

hgetall runoob

hincrby key field number

• 只能对数值字段+

hdel key field

• 删除某key上的键值对

List

简单的字符串列表，底层由循环双向链表实现

列表最多可存储 $2^{32}-1$ 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)。

lpush runoob redis
rpush runoob mongodb
lpop runoob
rpop runoob

lrange runoob 0 1  # [0, 1] 左闭右闭

# 删除前i次出现的值为value的元素
lrem runoob count value
- lrem runoob 2 king # 删除前2次出现的king  如果有三个king则删除前2个

# 修剪功能 将list修剪为只有start,end中的元素
ltrim runoob 0 0 # 只保留第一个元素

设置阻塞超时队列

不存在list队列
brpop list 0永久阻塞等待回应
阻塞	lpush list 1
解开阻塞得到数据1返回格式为 1) "list" 2) "mark" (23.11s)阻塞23秒
不存在list因为被立即pop了

Set

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)。

sadd runoob redis
smembers runoob

scard runoob  # 统计元素个数

sismember runoob vico  # 查看vico在不在runoob中

srandmember key [count]# 随机取出一个元素(或者多个)出来

spop members # 移除并返回一个随机元素

sdiff key [key...] # 返回指定所有集合的成员的差集

sinter key [key...] # 返回交集

sunion key [key...] # 返回并集

集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略

zset

Redis zset 和set一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。

redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

zadd key score member

添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score

zadd runoob 0 redis
zadd runoob 0 mongodb
zadd runoob 0 rabbitmq

zrange runoob 0 -1 [withscores]

zcard runoob # 返回key的个数

zincrby runoob 11 member # 给member的分数加11 

zrangebyscore runoob 0 1000

根据score范围查找

redis的存储结构

string类型

动态字符串（sds）sds.h

查看源码typedef char* sds;，sds就是char*类型

针对不同的字符串长度用不同的数据结构（为了节约内存）

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */
    uint8_t alloc; /* 分配的长度  为了进行惰性删除 */
    unsigned char flags; /* 标识字符串类型 */
    char buf[];
};

• 上述是字符串长度小于$2^8$时的存储结构，其他还有sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64

• 柔性数组：一次malloc，一次free就可以，内存连续

  分配时的代码

  s = malloc(sizeof(struct sdshdr8) + 64);
  return s + sizeof(struct sdshdr8);  // sds的起始地址
  

  释放

  free(sds - sizeof(struct sdshdr8));
  

存储结构

字符串长度小于等于 20 且能转成整数，则使用 int 存储；

字符串长度小于等于 44，则使用 embstr 存储；

字符串长度大于 44，则使用 raw 存储；

list类型

双向链表结构

查看源码：

一个quicklist，尾部链表的头节点和尾部节点

quicklistNode是一个双向链表

typedef struct quicklistNode {
    struct quicklistNode *prev;
    struct quicklistNode *next;
    unsigned char *entry;  // 存储的值
    size_t sz;             /* entry size in bytes */
    unsigned int count : 16;     /* count of items in listpack */
    unsigned int encoding : 2;   /* RAW==1 or LZF==2 */
    unsigned int container : 2;  /* PLAIN==1 or PACKED==2 */
    unsigned int recompress : 1; /* was this node previous compressed? */
    unsigned int attempted_compress : 1; /* node can't compress; too small */
    unsigned int extra : 10; /* more bits to steal for future usage */
} quicklistNode;

数据压缩

• 元素长度小于48，不压缩
• 元素压缩前后长度差不超过8，不压缩

Hash

第二层hash的value值只能是string类型

查询插入删除都是O(1)

set

底层实现

• 如果存储的是整数，则底层是整数数组（有序），便于交并差集
• 如果存储的是字符串，则底层是hash

存储结构

• 元素素都为整数且节点数量小于等于 512（set-max-intset-entries），则使用整数数组存储；
• 元素当中有一个不是整数或者节点数量大于 512，则使用字典 存储；

时间复杂度

如果存储的是数字则smembers的时间复杂度为O(nlogn)

如果存储的是字符串则时间复杂读为o(1)

zset

存储结构：

• 节点数量大于128或者有一个字符串长度大于64使用跳表（skiplist）

• 节点数量小于等于128且所有字符串长度小于等于64则使用ziplist存储

redis抽象层次

• redis没有创建数据结构的命令

  • 设置的同时创建
  • 添加的同时创建

• redis有删除kv的命令，但是v中没有元素时会自动删除kv

• 阻塞连接概念

  brpop  # 队列没有数据pop的话就阻塞 或者设置超时时间
  

• 通过命令的组合实现其他数据结构

  • 栈

    lpush + lpop
    
    rpush + rpop
    

  • 队列

    lpush + pop
    
    rpush + lpop
    

  • 阻塞队列 多个队列则先来先服务

    lpush + brpop
    
    rpush + brpop
    

• 通过组合数据结构实现功能

  hash + list  # list装购物车结构
  hash + set # set装在线玩家id
  hash + zset  # zset装排行榜
  

key的数量

• 无线增长 并且性能不会随着数量增加而减少，因为是hash
  • 代价是扩容缩容渐进式hash