redis基本API的理解和使用

前言

在正式介绍5种数据结构之前，了解一下Redis的一些全局命令、数据结构和内部编码等。

全局命令

• 查看所有键
  keys * —o(n)
• 键总数
  dbsize —o(1)
• 检查键是否存在
  exists key—o(1)如果键存在则返回1，不存在则返回0
• 删除键
  del key [key ...]—o(1)通用所有的数据结果
• 键过期
  expire key seconds 设置过期时间
  ttl key 剩余过期时间，它有3种返回值：(1)大于等于0的整数：键剩余的过期时间。(2)-1：键没设置过期时间。(3)-2：键不存在
• 键的数据结构类型
  type key

5种数据结构

字符串

字符串类型是Redis最基础的数据结构，字符串类型的值实际可以是字符串（简单的字符串、复杂的字符串（例如JSON、XML）、数字（整数、浮点数），甚至是二进制（图片、音频、视频），但是值最大不能超过512MB。

字符串数据结构.png

* 命令
（1）设置值
set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx]

set hello world
OK

set命令有几个选项：
·ex seconds：为键设置秒级过期时间。
·px milliseconds：为键设置毫秒级过期时间。
·nx：键必须不存在，才可以设置成功，用于添加。
·xx：与nx相反，键必须存在，才可以设置成功，用于更新。
除了set选项， Redis还提供了setex和setnx两个命令：

setex key seconds value
setnx key value

（2）获取值
get key

127.0.0.1:6379> get hello
"world"

（3）批量设置/获取值
mset/mget key value [key value ...]
（4）计算相关
incr key （自增）、decr（自减）、 incrby（自增指定数字）、decrby（自减指定数字）、 incrbyfloat（自增浮点数）
（5）不常用命令
append key value（追加）、strlen key（字符长度）、getset key value（设置并返回原值）、setrange key offeset value（设置指定位置的字符）等

字符串类型命令时间复杂度.png

• 内部编码
  （1）int： 8个字节的长整型。
  （2）embstr：小于等于39个字节的字符串。
  （3）raw：大于39个字节的字符串
• 典型使用场景
  （1）缓存功能
  （2）计数
  （3）共享Session
  （4）限速等

哈希

哈希类型是指键值本身又是一个键值对结构，形如value={{field1， value1}， ...{fieldN，valueN}}

字符串和哈希类型对比.png

• 命令
  （1）设置/获取值
  hset/hget key field value
  （2）删除field
  hdel key field [field ...]
  （3）批量设置或获取field-value
  hmget key field [field ...]/hmset key field value [field value ...]
  （4）判断field是否存在
  hexists key
  （5）获取所有field/获取所有value
  hkeys/ hvals key
  （6）其他等
  hgetall key（获取所有的field-value）、hincrby key field，hincrbyfloat key field（像incrby和incrbyfloat命令一样，但是它们的作用域是filed）、hstrlen key field（计算长度）等
  哈希类型命令的时间复杂度.png
• 内部编码
  （1）ziplist（压缩列表）：当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个）、同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64字节时， Redis会使用ziplist作为哈希的内部实现， ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以在节省内存方面比hashtable更加优秀。
  （2）hashtable（哈希表）：当哈希类型无法满足ziplist的条件时， Redis会使用hashtable作为哈希的内部实现，因为此时ziplist的读写效率会下降，而hashtable的读写时间复杂度为O（1）
• 使用场景
  （1）缓存对象信息，省去string序列化消耗
  （2）哈希类型是稀疏的

列表

列表（ list）类型是用来存储多个有序且重复的字符串。

• 命令
  （1）添加操作
  rpush key value [value ...]（右边添加）、lpush key value [value ...]（左边添加）、linsert key before|after pivot value（向某个元素前或者后插入元素）
  （2）查询
  lrange key start end（指定范围内的元素列表）、lindex key index（列表指定索引下标的元素）、llen key（列表长度）
  （3）删除
  lpop key（左边删除）、rpop key（右边删除）、lrem key count value（删除指定元素）
  （4）修改
  lset key index newValue
  
  列表命令时间复杂度.png
• 内部编码
  （1）ziplist（压缩列表）：当列表的元素个数小于list-max-ziplist-entries配置（默认512个），同时列表中每个元素的值都小于list-max-ziplist-value配置时（默认64字节）， Redis会选用ziplist来作为列表的内部实现来减少内存的使用。
  （2）linkedlist（链表）：当列表类型无法满足ziplist的条件时， Redis会使用linkedlist作为列表的内部实现。
• 使用场景
  （1）消息队列
  （2）文章列表

集合

集合（ set）类型也是用来保存多个的字符串元素，但和列表类型不一样的是，集合中不允许有重复元素，并且集合中的元素是无序的，不能通过索引下标获取元素。

集合类型.png

• 命令
  （1）集合内操作
  sadd key element [element ...]（添加元素）、srem key element [element ...]（删除元素）、scard key（计算个数）、sismember key element（判断是否在集合中）、srandmember key [count]（随即取指定元素）、spop key（随即弹出元素）、smembers key（获取所有元素）
  （2）集合间操作
  sinter key [key ...]（交集）、suinon key [key ...]（并集）、sdiff key [key ...]（差集）
  
  集合常用命令时间复杂度.png
• 内部编码
  （1）intset（整数集合）：当集合中的元素都是整数且元素个数小于set-maxintset-entries配置（默认512个）时， Redis会选用intset来作为集合的内部实
  现，从而减少内存的使用。
  （2）hashtable（哈希表）：当集合类型无法满足intset的条件时， Redis会使用hashtable作为集合的内部实现。
• 使用场景
  （1）打标签。
  （2）计算共同爱好用户等。

有序集合

有序集合相对于哈希、列表、集合来说会有一点点陌生，但既然叫有序集合，那么它和集合必然有着联系，它保留了集合不能有重复成员的特性，但不同的是，有序集合中的元素可以排序。但是它和列表使用索引下标作为排序依据不同的是，它给每个元素设置一个分数（ score）作为排序的依据。

eg:

有序集合.png

• 命令
  （1）集合内操作
  zadd key score member [score member...]（添加元素）、zscore key member（计算某个成员的分数）、zcard key（计算个数）、zrank/zrevrank key member（排名）等
  （2）集合间操作
  zinterstore destination numkeys key [key ...] [weights weight [weight ...]] [aggregate sum|min|max]（交集）、zunionstore destination numkeys key [key ...] [weights weight [weight ...]] [aggregate sum|min|max]（并集）

这个命令参数较多，下面分别进行说明：
（1）destination：交集计算结果保存到这个键。
（2）numkeys：需要做交集计算键的个数。
（3）key[key...]：需要做交集计算的键。
（4）weights weight[weight...]：每个键的权重，在做交集计算时，每个键中的每个member会将自己分数乘以这个权重，每个键的权重默认是1。
（5）aggregate sum|min|max：计算成员交集后，分值可以按照sum（和）、min（最小值）、 max（最大值）做汇总，默认值是sum。
eg:
127.0.0.1:6379> zinterstore user:ranking:1_inter_2 2 user:ranking:1
user:ranking:2
(integer) 3

有序集合命令的时间复杂度.png

• 内部编码
  （1）ziplist（压缩列表）：当有序集合的元素个数小于zset-max-ziplistentries配置（默认128个），同时每个元素的值都小于zset-max-ziplist-value配置（默认64字节）时， Redis会用ziplist来作为有序集合的内部实现，ziplist可以有效减少内存的使用。
  （2）skiplist（跳跃表）：当ziplist条件不满足时，有序集合会使用skiplist作为内部实现，因为此时ziplist的读写效率会下降。
• 使用场景
  （1）添加用户赞数。
  （2）取消用户赞。
  （3）展示获取赞数最多的十个用户。
  （4）展示用户信息以及用户分数。
  
  列表、集合和有序集合三者的异同点.png

注意事项：命令遍历所有的键，分别是keys和scan