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阿波

我单手握着方向盘没跟谁比赛

05月
21

Redis常用五大数据类型

发表于 2021-05-21 • 字数统计 5757 • 被 207 人看爆

1. 键的操作

1.1 key操作

keys *:查看当前库所有key    (匹配:keys *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:为给定的key设置过期时间10秒钟

ttl key:查看还有多少秒过期,-1表示永不过期,-2表示已过期

1.2 数据库操作

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

2. 字符串(String)

2.1 简介

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。

2.2 常用命令

set <key> <value>:添加键值对

get <key>:查询对应键值

append <key> <value>:将给定的<value>追加到原值的末尾

strlen <key>:获得值的长度

setnx <key> <value>:只有在 key 不存在时,设置 key 的值

incr <key>:将 key 中储存的数字值增1,只能对数字值操作,如果为空,新增值为1

decr <key>:将 key 中储存的数字值减1,只能对数字值操作,如果为空,新增值为-1

incrby/decrby <key><step>:将 key 中储存的数字值增减,自定义步长。

mset <key1><value1><key2><value2>  .....:同时设置一个或多个 key-value对

mget <key1><key2><key3> .....:同时获取一个或多个 value

msetnx <key1><value1><key2><value2>  .....:同时设置一个或多个 key-value 对,当且仅当所有给定 key 都不存在,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>所储存的字符串值,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。

2.3 数据结构

String 的数据结构为简单动态字符串,是可以修改的字符串,内部结构类似于Java中的ArrayList,采用预分配冗余空间的方式减少内存的频繁分配。
结构
内部为当前字符串分配的实际空间capacity一般要高于实际字符串长度的len,当字符串长度小于1m时,每次扩容都是double当前空间,如果超过1m,则每次扩容只会增加1m,单个字符串的最大空间长度为512m。

3. 列表(List)

3.1 简介

Redis 列表是简单的字符串列表,单键多值,按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)。
它的底层实际是个双向链表,对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。

3.2 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)

lindex <key> <index>:按照索引下标获得元素(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

3.3 数据结构

List的数据结构为快速链表quickList。
首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储,这个结构是ziplist,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。
当数据量比较多的时候才会改成quicklist。
因为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。
ziplist
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。

4. 集合(Set)

4.1 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

4.2 常用命令

sadd <key> <value1> <value2> .....:将一个或多个 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。

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值。

srandmember <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

sinter <key1><key2>:返回两个集合的交集元素。

sunion <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,不包含key2中的)

4.3 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。

5. 哈希(Hash)

5.1 简介

Redis hash 是一个键值对集合。

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。

类似Java里面的Map<String,Object>
用户ID为查找的key,存储的value用户对象包含姓名,年龄,生日等信息,如果用普通的key/value结构来存储。

5.2 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><value1><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.

5.3 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。

6. 有序集合(Zset)

6.1 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。

6.2 常用命令

zadd <key> <score1> <value1> <score2> <value2>…:将一个或多个 member 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)次序排列。 
e.g: zrangebyscore zset1 (1 100 :获取zset1中score大于等于1小于100的key集合<br>
e.g: zrangebyscore zset1 (1 (100 : 获取zset1中score大于1小于100的key集合
( 相当于去掉包含

zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count]:同上,改为从大到小排列。 

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。

6.3 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。

6.4 跳跃表

6.4.1 什么是跳跃表

对于一个单链表来讲,即使链表中存储的数据是有序的,如果我们要想在其中查找某个数据,也只能从头到尾遍历链表。这样查找效率就会很低,时间复杂度会很高,是 O(n)。
单链表
如果我们想要提高其查找效率,可以考虑在链表上建索引的方式。每两个结点提取一个结点到上一级,我们把抽出来的那一级叫作索引。
链表索引
这个时候,我们假设要查找节点8,我们可以先在索引层遍历,当遍历到索引层中值为 7 的结点时,发现下一个节点是9,那么要查找的节点8肯定就在这两个节点之间。我们下降到链表层继续遍历就找到了8这个节点。原先我们在单链表中找到8这个节点要遍历8个节点,而现在有了一级索引后只需要遍历五个节点。

从这个例子里,我们看出,加来一层索引之后,查找一个结点需要遍的结点个数减少了,也就是说查找效率提高了,同理再加一级索引。
索引链表
从图中我们可以看出,查找效率又有提升。在例子中我们的数据很少,当有大量的数据时,我们可以增加多级索引,其查找效率可以得到明显提升。
跳跃表

像这种链表加多级索引的结构,就是跳跃表

6.4.2 Redis跳跃表

Redis使用跳跃表作为有序集合键的底层实现之一,如果一个有序集合包含的元素数量比较多,又或者有序集合中元素的成员是比较长的字符串时, Redis就会使用跳跃表来作为有序集合健的底层实现。

这里我们需要思考一个问题——为什么元素数量比较多或者成员是比较长的字符串的时候Redis要使用跳跃表来实现?

从上面我们可以知道,跳跃表在链表的基础上增加了多级索引以提升查找的效率,但其是一个空间换时间的方案,必然会带来一个问题——索引是占内存的。原始链表中存储的有可能是很大的对象,而索引结点只需要存储关键值值和几个指针,并不需要存储对象,因此当节点本身比较大或者元素数量比较多的时候,其优势必然会被放大,而缺点则可以忽略。

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