【Redis】Redis常用五大数据类型

本文涉及的产品
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
Redis 开源版,标准版 2GB
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云原生大数据计算服务MaxCompute,500CU*H 100GB 3个月
简介: 【1月更文挑战第18天】【Redis】Redis常用五大数据类型

 目录

一、常用的五大数据类型:

Redis键(key)

二、Redis字符串(String):

简介:

常用命令:

原子性:

数据结构:

三、Redis列表(List):

简介:

常用命令:

数据结构:

四、Redis集合(Set)

简介:

常用命令:

数据结构:

五、Redis哈希(Hash)

简介:

分析案例:

常用命令:

数据结构:

六、Redis有序集合Zset(sorted set):

简介:

常用命令:

数据结构:

zset底层使用了两个数据结构:

跳跃表:


一、常用的五大数据类型:

常用数据类操作命令:Redis命令中心(Redis commands) -- Redis中国用户组(CRUG)

    • 字符串:String
    • 列表:List
      • 集合:Set
      • 哈希:Hash
        • 有序集合:Zset

        Redis是基于Key—Value进行存储的

        Redis键(key)

          • key*:查看当前库的所有key(匹配:key*1)
          • exists key:判断某个key是否存在
            • type key:查看你的key是什么类型
            • del key:删除指定的key数据
              • unlink key:根据value选择非阻塞删除,仅将keys从keyspace元数据中删除,真正的删除会在后续异步操作。
              • expire key 10:10秒钟(单位为秒),为给定的key设置过期时间
                • ttl key:查看还有多少秒过期,-1表示永远不过期,-2表示已经过期
                • select:命令切换数据库
                  • dbsize:查看当前数据库的key的数量
                  • flushdb:清空当前库
                    • flushall:清空全部库

                    二、Redis字符串(String):

                    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,意味着Redis的String可以包含任何数据。比如照片或者序列化对象。
                        • 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

                        常用命令:

                        set <key><value>添加键值对

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                          • NX:当数据库中key不存在时,可以将key-value添加数据库
                          • XX:当数据库中key存在时,可以将key-value添加数据库,与NX参数互斥
                            • EX:key的超时秒数
                            • PX:key的超时毫秒数,与EX互斥
                            get <key>:查询对应键值
                            append <key><value>:将给定的<value>追加到原值末尾
                            strlen <key>:获得值的长度
                            setnx <key><vlaue>:只有在key不存在时,设置key值
                            incr <key>:将key中存储的数字值增1,只能对数字值操作,如果为空,新增值为1
                            decr <key>:将key中存储的数字值减1,只能对数字值操作,如果为空,新增值为-1
                            incrby/decrby <key><步长>:将key中存储的数值值增减。自定义步长。

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                            原子性:

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                            所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作。

                            这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何context switch(切换到另一个线程)

                              • 在单线程中,能够在单条指令中完成操作都可以认为是“原子操作”,因为中断只能发生于指令之间。
                              • 在多线程中,不能被其它进程(线程)打断的操作就叫做原子操作。
                              mset <key1><value1><key2><value2>......:同时设置一个或者多个key-value
                              mget <key1><key2><key3>:同时获取一个或者多个value
                              msetnx <key1><value1><key2><value2>......:同时设置一个或者多个key-value对,当且仅当所有给定key都不存在。

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                              原子性,有一个失败则都失败!!!

                              getrange <key><起始位置><结束位置>:获得值的范围,类似Java中的substring,前包,后包。
                              setrange <key><起始位置><value>:用<value>覆写<key>所存储的字符串值,从<起始位置>开始(索引从0开始)。
                              setex <key><过期时间><value>:设置键值的同时,设置过期时间,单位秒。
                              getset <key><value>:以新换旧,设置了新值同时获得旧值。

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                              数据结构:

                              String的数据结构为简单的动态字符串(Simple Dynamic String,SDS),是可以修改的字符串,内部结构实现上类似于Java的ArrayList采用分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配。

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                              内部为当前字符串实际的分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度1M时,扩容都是加倍现有空间,如果超过1M,扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度512M。


                              三、Redis列表(List):

                              简介:

                              单键多值!!!

                              Redis列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。可以添加元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)。

                              它的底层实际是个双向链表,为两端的操作性能很高,通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

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                              常用命令:

                              lpush/rpush <key><value1><value2><value3>......:从左边/右边插入一个或多个值。
                              lpop/rpop <key>:从左边/右边吐出一个值。值在键在,值光键亡。
                              rpoplpush <key1><key2>:从<key1>列表右边吐出一个值,插入到<key2>列表左边。
                              lrange<key><start><stop>:按照索引下标获得元素(从左到右)
                              lrange mylist 0-1:0左边第一个,-1右边第一个,(0-1表示获取所有)
                              link <key><index>:按照索引下标获取得元素(从左到右)
                              llen <key>:获得列表长度
                              linsert <key> before <value><newvalue>:在<value>的后面插入<newvalue>插入值
                              lrem <key><n><value>:从左边删除n个value(从左到右)
                              lset <key><index><value>:将列表key下标为index的值替换成value

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                              数据结构:

                              List的数据结构为快速链表quickList!!!

                                     首先在列表元素比较少的情况下会使用一块连续的内存储存,这个结构是ziplist(压缩列表),也即是压缩列表。

                                     它将所有的元素紧挨着一起存储,分配的是一块连续的内存。

                                     当数量比较多的时候才会quicklist

                                     因此普通的链表需要的附加指针空间太大,会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据,结构上还需要两个额外的指针prev和next。

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                                     Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能,又不会出现太大的空间冗余。


                              四、Redis集合(Set)

                              简介:

                                     Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能,特殊之处在于set是可以自动排重的,当你需要存储一个列表数据,又不希望出现重复数据时,set是一个很好的选择,并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口,这个也是list所不能提供的。

                                     Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表,所以添加,删除,查找的复杂度都是O(1)

                                     一个算法,随着数据的增加,执行时间的长短,如果是O(1),数据增加,查找数据的时间不变。

                              常用命令:

                              sadd <key><value1><value2>......:将一个或者多个member元素加入到集合key中,已经存在的member 元素将被忽略smembers<key>取出该集合的所有值。
                              smembers <key>:取出该集合的所有值。
                              sismember <key><value>:判断集合<key>是否为含有该<value>值,有1,没有0。
                              scard <key>:返回该集合的元素个数。
                              srem <key><value1><value2>......:删除集合中的某个元素。
                              spop <key>:随机从该集合中吐出一个元素。
                              srandmenber <key><n>:随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除。
                              smove <source><destination>:value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合中。
                              sinter <key1><key2>:返回两个集合的交集元素。
                              suntion <key1><key2>:返回两个集合的并集元素。
                              sdiff <key1><key2>:返回两个集合的差集元素(key1中的元素,不包含在key2中)。

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                              数据结构:

                                     Set数据结构是dict字典,字典是用哈希表实现的。

                                     Java中HashSet的内部实现使用的是HashMap,只不过所有的value都指向同一个对象。Redis的set结构也是一样,它的内部也使用hash结构,所有的value都指向同一个内部值。


                              五、Redis哈希(Hash)

                              简介:

                                     Redis hash 是一个键值对集合!!!

                                     Redis hash是一个String类型的filedvalue的映射表,hash特别适合用于对象的存储。

                                     类似于Java里面的Map<String,Object>

                              分析案例:

                                     用户ID为查找的key,存储的value用户对象包含姓名,年龄,生气等信息。如果使用普通的key-value结构来存储,主要有以下两种方式:

                              方式一:

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                              每次修改用户的某个属性需要:先反序列化,修改好以后再进行序列化。开销较大!

                              方式二:

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                              用户ID数据冗余,浪费空间资源!

                              通过key(用户ID)+field(属性标签)方式:

                              通过key(用户ID)+field(属性标签)就可以操作对应数据,既不需要重复储存数据,也不会进行序列化和并发修改控制的问题。

                              常用命令:

                              hset <key><field><value> :给<key>集合中的<field>键赋值<value>
                              hget <key1><field>:从<key1>集合<field>取出value
                              hmset <key1><field1><field2><value2>:批量设置hash的值
                              hexists<key1><field>:查看哈希表 key 中,给定域 field 是否存在
                              hkeys <key>:列出该hash集合的所有field
                              hvals <key>:列出该hash集合的所有value
                              hincrby <key><field><increment>:为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1
                              hsetnx <key><field><value>:将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ,当且仅当域 field 不存在

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                              数据结构:

                                     Hash类型对应的数据结构是两种:ziplist(压缩列表)hashtable(哈希表)。当field-value长度较短且个数较少时,使用ziplist,否则使用hashtable。


                              六、Redis有序集合Zset(sorted set):

                              简介:

                                     Redis有序集合zset与普通集合set非常相似,是一个没有重复元素的字符串集合。

                                     不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分(score,这个评分(score)被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的,但是评分可以是重复了。

                                     因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分(score)或者次序(position)来获取一个范围的元素。

                                     访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。

                              常用命令:

                              zadd <key><score1><value1><score2><value2>......:将一个或者多个menber元素及其score值加入到有序集key当中。
                              zrange <key><start><stop>[WITHSCORES]:返回有序集key中,下标在<start><stop>之间的元素,带WITHSCORES,可以让分数一起和值返回到结果集。
                              zrangebyscore key minmax[withscores][limit offset count]: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。有序集成员按score值递增(从小到大)次序排序。
                              zrevrangebyscore key maxmin [withscores][limit offset count]: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。有序集成员按score值递减(从大到小)次序排序。
                              zincrby <key><increment><value> :为元素的score加上增量
                              zrem <key><value>:删除该集合下,指定值的元素
                              zcount <key><min><max>:统计该集合,分数区间内的元素个数
                              zrank <key><value>:返回该值在集合中的排名,从0开始。

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                              数据结构:

                              SortedSet(Zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构,一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>,可以给每一个元素value赋予一个权重score,另一方面它又类似于TreeSet,内部的元素会按照权重score进行排序,可以得到每个元素的名次,还可以通过score的范围来获取元素的列表。

                              zset底层使用了两个数据结构:

                                • hash:hash的作用就是关联元素value和权重score,保障元素value的唯一性,可以通过元素value找到相应的score值。
                                • 跳跃表:跳跃表的目的在于给元素value排序,根据score的范围获取元素列表。

                                跳跃表:

                                简介:

                                       有序集合在生活中比较常见,例如根据成绩对学生排名,根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现,可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、删除;平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂;链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树,实现远比红黑树简单。

                                实例:

                                对比有序链表和跳跃表,从链表中查询出51

                                  • 有序链表:

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                                  要查找值为51的元素,需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。

                                    • 跳跃表:

                                    image.gif编辑

                                    从第2层开始,1节点比51节点小,向后比较。

                                    21节点比51节点小,继续向后比较,后面就是NULL了,所以从21节点向下到第1层

                                    在第1层,41节点比51节点小,继续向后,61节点比51节点大,所以从41向下

                                    在第0层,51节点为要查找的节点,节点被找到,共查找4次。

                                    跳跃表比有序链表效率要高!!!

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