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  • Redis学习二(常用五大数据类型)

    1. String(字符串)

    1.1 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jpg图片或者序列化的对象。
    • 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

    1.2 常用命令

    • set [EX seconds | PX millisenconds | KEEPTTL] [NX|XX] 添加键值对
      • EX seconds key的超时秒数
      • PX millisenconds key的超毫秒数
      • NX 当key不存在时添加
      • XX 当key存在时添加
    • get 查询对应键值
    • append 将给定的 追加到原值的末尾
    • strlen 获得值的长度
    • setnx 只有在 key 不存在时 设置 key 的值
    • incr 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 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 <步长>将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。
    • mset ..... 同时设置一个或多个 key-value对
    • mget ..... 同时获取一个或多个 value
    • msetnx ..... 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。
    • getrange <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 <起始位置> 覆写所储存的字符串值,从<起始位置>开始(*索引从0开始*)
    • setex <过期时间> 设置键值的同时,设置过期时间,单位秒。
    • getset 以新换旧,设置了新值同时获得旧值。

    1.3 数据结构说明

    String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS),String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)

    image-20210612103153275

    如图中所示,内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时,扩容都是加倍现有的空间,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为512M。

    2. List(列表)

    2.1 简介

    • 单键多值,简单的字符串列表,按照插入顺序排序。
    • 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。

    2.2 常用命令

    • lpush/rpush .... 从左边/右边插入一个或多个值。
    • lpop/rpop 从左边/右边吐出一个值。值在键在,值光键亡。
    • rpoplpush 列表右边吐出一个值,插到列表左边。
    • lrange 按照索引下标获得元素(从左到右,-1 表示右边第一个)
    • lindex 按照索引下标获得元素(从左到右)
    • llen 获得列表长度
    • linsert before 的后面插入插入值
    • lrem 从左边删除n个value(从左到右)
    • lset将列表key下标为index的值替换成value

    2.3 数据结构

    List的数据结构为快速链表quickList。

    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。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。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。

    image-20210612103931380

    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。

    3. Set(集合)

    3.1 简介

    • 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
    • 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)

    3.2 常用命令

    • sadd ..... 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 取出该集合的所有值。
    • sismember 判断集合是否为含有该值,有1,没有0
    • scard返回该集合的元素个数。
    • srem .... 删除集合中的某个元素。
    • spop 随机从该集合中吐出一个值。
    • srandmember 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
    • smove value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
    • sinter 返回两个集合的交集元素。
    • sunion 返回两个集合的并集元素。
    • sdiff 返回两个集合的*差集*元素(key1中的,不包含key2中的)

    3.3 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。

    4. Hash(哈希)

    4.1 简介

    • 键值对集合,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>

    4.2 常用命令

    • hset 集合中的 键赋值

    • hget 集合取出 value

    • hmset ... 批量设置hash的值

    • hexists查看哈希表 key 中,给定域 field 是否存在。

    • hkeys 列出该hash集合的所有field

    • hvals 列出该hash集合的所有value

    • hincrby 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1

    • hsetnx 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ,当且仅当域 field 不存在 .

    4.3 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。

    5. Zset(sorted set有序集合)

    5.1 简介

    • 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。

    5.2 常用命令

    • zadd …将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。

    • zrange [WITHSCORES] 返回有序集 key 中,下标在之间的元素带WITHSCORES,可以让分数一起和值返回到结果集。

    • zrangebyscore key min max [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。

    • zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset count] 同上,改为从大到小排列。

    • zincrby 为元素的score加上增量

    • zrem 删除该集合下,指定值的元素

    • zcount 统计该集合,分数区间内的元素个数

    • zrank 返回该值在集合中的排名,从0开始。

    5.3 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

    (1)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。

    (2)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

        • 有序列表

          image-20210612113530705

          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-20210612113604100

        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。

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