Redis 数据结构详解

分类 编程技术

Redis 数据类型分为：字符串类型、散列类型、列表类型、集合类型、有序集合类型。

Redis 这么火，它运行有多块？一台普通的笔记本电脑，可以在1秒钟内完成十万次的读写操作。

原子操作：最小的操作单位，不能继续拆分。即最小的执行单位，不会被其他命令插入。高并发下不存在竞态条件。

KEY 的命名：一个良好的建议是 article:1:title 来存储 ID 为 1 的文章的标题。

一、前言

  • 1、获取key的列表：KEYS pattern 通配符有 ？*[] 和转义 \。
  • 2、key 是否存在： EXISTS key 存在返回 1，不存在返回 0。
  • 3、建立 key 和删除 key：SET key 和 DEL key。
  • 4、根据 key 获取该键所存储的 redis 数据类型：TYPE key。返回是 string、list、hash、set、zset。下面会对这5种返回的 redis 数据类型逐一讲解。
  • 5、rename oldkey newkey：对 key 重命名，如果 newkey 存在则覆盖。
  • 6、renamenx oldkey newkey：对 key 重命名，如果 newkey 存在则不覆盖。
  • 7、randomkey：随即返回一个 key
  • 8、move key db-index：将 key 移动到指定的数据库中，如果 key 不存在或者已经在该数据库中，则返回 0。成功则返回 1。

二、Redis数据类型 Redis数据命令

1、Redis数据类型一字符串类型：这个很好理解，一个key存储一个字符串。如果你要存数据呢？转换成Json或者其他的字符串序列化。

2、Redis数据命令一字符串类型：

  • 1）赋值：SET key value。如 set hello world
  • 2）取值：GET key。如 get hello。返回是 world
  • 3）自增：INCR key。就是 Mysql的AUTO_INCREMENT。每次执行 INCR key时，该key的值都会+1.若key不存在，则先建立一个0，然后+1，返回 1。如果值不是整数则报错。该操作是原子操作。
  • 4）自减：DECR key。将指定 key 的值减少 1。 如 DECR num，就是 num-1
  • 5）自增 N：INCRBY key increment 用来给指定 key 的值加 increment。如 INCRBY num 5 就是 num+5
  • 6）自减 N：DECRBY key increment 用来给指定 key 的值减 increment。如 DECRBY num 5 就是 num-5
  • 7）增加浮点数：INCRBYFLOAT key increment。
  • 8）向尾部追加：APPEND key value。如set test:key 123、append test:key 456、get test:key 就是 123456
  • 9）获取长度：STRLEN key。
  • 10）同时给多个 key 赋值：MSET title 这是标题 description 这是描述 content 这是内容。
  • 11）同时获取多个 key 的值：MGET title description content
  • 12）位操作之获取：GETBIT key offset。如字符 a 在 redis 中的存储为 01100001（ASCII为98），那么 GETBIT key 2 就是 1，GET key 0 就是 0。
  • 13）位操作之设置：SETBIT key offset value。如字符 a 在 redis 中的存储为 01100001（ASCII为98），那么 SETBIT key 6 0，SETBIT key 5 1 那么 get key 得到的是 b。因为取出的二进制为 01100010。
  • 14）位操作之统计：BITCOUNT key [start] [end]：BITCOUNT key 用来获取 key 的值中二进制是 1 的个数。而 BITCOUNT key start end 则是用来统计key的值中在第 start 和 end 之间的子字符串的二进制是 1 的个数（好绕啊）。
  • 15）位操作之位运算：BITOP operation resultKey key1 key2。operation 是位运算的操作，有 AND，OR，XOR，NOT。resultKey 是把运算结构存储在这个 key 中，key1 和 key2 是参与运算的 key，参与运算的 key 可以指定多个。

3、Redis数据类型二散列类型：

Redis 是以字典（关联数组）的形式存储的，一个 key 对应一个 value。在字符串类型中，value 只能是一个字符串。那么在散列类型，也叫哈希类型中，value 对应的也是一个字典（关联数组）。那么就可以理解，Redis 的哈希类型/散列类型中，key 对应的 value 是一个二维数组。但是字段的值只可以是字符串。也就是说只能是二维数组，不能有更多的维度。

4、Redis 数据命令二散列类型：

  • 1）赋值：HSET key field value。如 hset user name lane。hset user age 23
  • 2）取值：HGET key field。如 hget user name，得到的是 lane。
  • 3）同一个key多个字段赋值：HMSET key field1 value1 field2 value2...
  • 4）同一个KEY多个字段取值：HMGET key field1 fields2...
  • 5）获取KEY的所有字段和所有值：HGETALL key。如 HGETALL user 得到的是 name lane age 23。每个返回都是独立的一行。
  • 6）字段是否存在：HEXISTS key field。存在返回 1，不存在返回 0
  • 7）当字段不存在时赋值：HSETNX key field value。如果 key 下面的字段 field 不存在，则建立 field 字段，且值为 value。如果 field 字段存在，则不执行任何操作。它的效果等于 HEXISTS + HSET。但是这个命令的优点是原子操作。再高的并发也不会怕怕。
  • 8）自增 N：HINCREBY key field increment。同字符串的自增类型，不再阐述。
  • 9）删除字段：DEL key field1 field2... 删除指定KEY的一个或多个字段。
  • 10）只获取字段名：HKEYS key。与 HGETALL 类似，但是只获取字段名，不获取字段值。
  • 11）只获取字段值：HVALS key。与 HGETALL 类似，但是只获取字段值，不获取字段名。
  • 12）获取字段数量：HLEN key。

5、Redis 数据类型三列表类型

列表类型存储了一个有序的字符串列表。常用的操作是向两端插入新的元素。时间复杂度为 O（1）。结构为一个链表。记录头和尾的地址。看到这里，Redis 数据类型的列表类型一个重大的作用呼之欲出，那就是队列。新来的请求插入到尾部，新处理过的从头部删除。另外，比如微博的新鲜事。比如日志。列表类型就是一个下标从 0 开始的数组。由于是链表存储，那么越靠近头和尾的元素操作越快，越靠近中间则越慢。

6、Redis 数据命令三列表类型：

  • 1）向头部插入：LPUSH key value1 value2...。返回增加后的列表长度。
  • 2）向尾部插入：RPUSH key value1 value2...。返回增加后的列表长度。
  • 3）从头部弹出：LPOP key。返回被弹出的元素值。该操作先删除key列表的第一个元素，再将它返回。
  • 4）从尾部弹出：RPOP key。返回被弹出的元素值。
  • 5）列表元素个数：LLEN key。key 不存在返回 0。
  • 6）获取列表的子列表：LRANGE start end。返回第 start 个到第 end 个元素的列表。包含 start 和 end。支持负数索引。-1 表示最后一个元素，-2 表示倒数第二个元素。
  • 7）删除列表中指定值：LREM key count value。删除 key 这个列表中，所有值为 value 的元素，只删除 count。如果有 count+1 个，那么就保留最后一个。count 不存在或者为 0，则删除所有的。如果 count 大于 0，则删除从头到尾的 count 个，如果 count 小于 0，则删除从尾到头的 count 个。
  • 8）获取指定索引值：LINDEX key index。如LINDEX key 0就是列表的第一个元素。index可以是负数。
  • 9）设置索引和值：LSET key index value。这个操作只是修改指定 key 且指定 index 的值。如果 index 不存在，则报错。
  • 10）保留片段，删除其它：LTRIM key start end。保留 start 到 end 之间的所有元素，含 start 和 end。其他全部删除。
  • 11）向列表插入元素：LINSERT key BEFORE/AFTER value1 value2。从列表头开始遍历，发现值为 value1 时停止，将 value2 插入，根据 BEFORE 或者 AFTER 插入到 value1 的前面还是后面。
  • 12）把一个列表的一个元素转到另一个列表：RPOPLPUSH list1 list2。将列表 list1 的右边元素删除，并把该与元素插入到列表 list2 的左边。原子操作。

7、Redis 数据类型四集合类型：

集合类型是为了方便对多个集合进行操作和运算。集合中每个元素不同且没有顺序的概念，每个元素都是且只能是一个字符串。常用操作是对集合插入、删除、判断等操作。时间复杂度尾 O(1)。可以进行交集、并集、差集运算。例如文章 1 的有 3 个标签，是一个 Redis 数据类型集合类型存储。文章 2 有 3 个标签，有一个 Redis 数据类型集合类型存储。文章是 1 是 mysql，文章 2 是讲 redis。那么交集是不是就交出了一个数据库？（假设数据库这个tag在两篇文字都有）。集合类型在 redis 中的存储是一个值为空的散列表。

8、Redis 数据命令四集合类型：

  • 1）增加：SADD key value。
  • 2）删除：SREM key value。
  • 3）获取指定集合的所有元素：SMEMBERS key。
  • 4）判断某个元素是否存在：SISMEMBER key value。
  • 5）差集运算：SDIFF key1 key2...。对多个集合进行差集运算。
  • 6）交集运算：SINNER key1 key2...。对多个集合进行交集运算。
  • 7）并集运算：SUNION key1 key2...。对多个集合进行并集运算。
  • 8）获取集合中元素个数：SCARD key。返回集合中元素的总个数。
  • 9）对差集、交集、并集运算的结果存放在一个指定的 key 中：SDIFFSTORE storekey key1 key2。对 key1 和 key2 求差集，结果存放在 key 为 storekey 的集合中。SINNERSTORE 和 SUNIONSTORE 类似。
  • 10）获取集合中的随即元素：SRANDMEMBER key [count]。参数 count 可选，如果 count 不存在，则随即一个。count 大于 0，则是不重复的 count 个元素。count 小于 0，则是一共 |count|个 元素，可以重复。
  • 11）随即弹出一个元素：SPOP key。随即从集合中弹出一个元素并删除，将该元素的值返回。

9、Redis 数据类型五有序集合类型：

集合类型是无序的，每个元素是唯一的。那么有序集合就是有序的，每个元素是唯一的。有序集合类型和集合类型的差别是，有序集合为每个元素配备了一个属性：分数。有序集合就是根据分数来排序的。有序集合是使用散列表和跳跃表实现的。所以和列表相比，操作中间元素的速度也很快。时间复杂度尾 O(log(N))。Redis 数据类型中的有序集合类型比 Redis 数据类型中的列表类型更加耗费资源。

10、Redis数据命令五有序集合类型

  • 1）增加：ZADD key sorce1 value1 sorce2 value2...。
  • 2）获取分数：ZSCORE key value。获取key的有序集合中值为 value 的元素的分数。
  • 3）获取排名在某个范围内的元素列表：ZRANFGE key start stop [WITHSCORE]。获取排名在 start 和 end 之间的元素列表，包含 start 和 end2 个元素。每个元素一行。如果有WITHSCORE参数，则一行元素值，一行分数。时间复杂度为O(LOGn+m)。如果分数相同，则 0<0
  • 4）获取指定分数范围的元素：ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORE] [LIMIT offset count]。获取分数在 min 和 max 之间的元素列表。含两头。每个元素一行。如果有 WITHSCORE 参数，则一行元素值，一行分数。如果 min 大于 max 则顺序反转。
  • 5）为某个元素增加分数：ZINCRBY key increment value。指定的有序集合的值为 value 的元素的分数 +increment。返回值后更改后的分数。
  • 6）获取集合中元素的数量：ZCARD key。
  • 7）获取指定分数范围内的元素个数：ZCOUNT key min max。
  • 8）删除一个或多个元素：ZREM key value1 value2...
  • 9）根据排名范围删除元素：ZREMRANGEBYRANK key start end。删除排名在 start 和 end 中的元素。
  • 10）按照分数范围删除元素：ZREMRANGEBYSCORE key min max。
  • 11）获得元素排名（正序）：ZRANK key value。获取 value 在该集合中的从小到大的排名。
  • 12）获得元素排名（倒序）：ZREVRANK key value。获取 value 在该集合中从大到小的排名。
  • 13）有序集合的交集：ZINTERSTORE storekey key1 key2...[WEIGHTS weight [weight..]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]。用来计算多个集合的交集，结果存储在 storekey中。返回值是 storekey 的元素个数。AGGREGATE 为 SUM 则 storekey 集合的每个元素的分数是参与计算的集合分数和。MIN 是参与计算的分数最小值。MAX 是参与计算分数最大值。WEIGHTS 设置每个集合的权重，如 WEIGHTS 1 0.1。那么集合A的每个元素分数 * 1，集合B的每个元素分数 * 0.1
  • 14）有序集合的并集：ZUNIONSTORE storekey key1 kye2...[WEIGHTS weight [weight..]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]

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