Redis 五大数据类型（一）

Redis 五大数据类型（一）

NoSQL数据库

NoSQL 数据库概述

• NoSQL(NoSQL =​​Not Only SQL​​ )，意即“不仅仅是 SQL”，泛指非关系型的数据库。
• NoSQL 不依赖业务逻辑方式存储，而以简单的 key-value 模式存储。因此大大的增加了
  数据库的扩展能力。
• 不遵循 SQL 标准。
• 不支持 ACID。
• 远超于 SQL 的性能。

NoSQL 适用场景

• 对数据高并发的读写
• 海量数据的读写
• 对数据高可扩展性的

NoSQL 不适用场景

• 需要事务支持
• 基于 sql 的结构化查询存储，处理复杂的关系,需要即席查询。

NoSQL 常见数据库

• ​​Memcache​​

• ​​Redis​​

• ​​MongoDB​​

Redis 概述

Redis 简介

• Redis 是一个​​开源​​​的​​key-value​​ 存储系统。
• 和 Memcached 类似，它支持存储的 value 类型相对更多，包括​​string​​​ (字符串)、​​list​​​ (链表)、​​set​​​ (集合)、​​zset​​​ (sorted set –有序集合) 和​​hash​​（哈希类型）。
• 这些数据类型都支持 push/pop、add/remove 及取交集并集和差集及更丰富的操作，而且这些操作都是​​原子性​​的。
• 在此基础上，Redis 支持各种不同方式的​​排序​​。
• 与 memcached 一样，为了保证效率，数据都是​​缓存在内存​​中。
• 区别的是 Redis 会​​周期性​​​的把更新的​​数据写入磁盘​​或者把修改操作写入追加的记录文件。
• 并且在此基础上实现了​​master-slave (主从)​​ 同步。

应用场景

配合关系型数据库做高速缓存

• 高频次，热门访问的数据，降低数据库 IO。
• 分布式架构，做 session 共享。

多样的数据结构存储持久化数据

Redis 数据类型

Redis 键 (key)

​​keys *​​：查看当前库所有 key

​​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

​​ttl key​​：查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期

​​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​​：通杀全部库

127.0.0.1:6379> ping  #查看当前连接是否正常，正常返回PONG
PONG
127.0.0.1:6379> clear  #清除当前控制台（为了更好的看到下面输入的命令）
127.0.0.1:6379> keys *  #查看当前库里所有的key
1) "db"
127.0.0.1:6379> FLUSHALL  #清空所有库的内容
OK
127.0.0.1:6379> keys * 
(empty array)
127.0.0.1:6379> set name dingdada  #添加一个key为‘name’ value为‘dingdada’的数据
OK
127.0.0.1:6379> get name  #查询key为‘name’的value值
"dingdada"
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> set name1 dingdada2
OK
127.0.0.1:6379> get name1
"dingdada2"
127.0.0.1:6379> keys *  #查看当前库里所有的key
1) "name1"
2) "name"
127.0.0.1:6379> EXISTS name  #判断当前key是否存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> move name 1  #移除当前库1的key为‘name‘的数据
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name1"
127.0.0.1:6379> FLUSHALL  #再次清空所有库的内容
OK

## 多加几条数据 下面测试设置key的过期时间
127.0.0.1:6379> set name dingdada
OK
127.0.0.1:6379> set name1 dingdada1
OK
127.0.0.1:6379> set name2 dingdada2
OK
127.0.0.1:6379> EXPIRE name 15  #设置key为’name‘的数据过期时间为15秒 单位seconds
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl name  #查看当前key为’name‘的剩余生命周期时间
(integer) 13
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 12
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 11
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 8
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 6
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 2
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) 0
127.0.0.1:6379> ttl name  #如若返回-2，证明key已过期
(integer) -2
127.0.0.1:6379> get name    #再次查询即为空
(nil)
127.0.0.1:6379> type name1
string
127.0.0.1:6379>

Redis 字符串 (String)

概述

• String 是 Redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，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。

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 ​ 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（具有原子性）

​​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><步长>​​：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；如果有一个key存在，设置就会失效

​​getrange <key><起始位置><结束位置>​​：获得值的范围

​​setrange <key><起始位置><value>​​：用 ​ 覆写 ​ 所储存的字符串值

​​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。

①添加、查询、追加、获取长度，判断是否存在的操作

127.0.0.1:6379> set name dingdada  #插入一个key为‘name’值为‘dingdada’的数据
OK
127.0.0.1:6379> get name  #获取key为‘name’的数据
"dingdada"
127.0.0.1:6379> get key1
"hello world!"
127.0.0.1:6379> keys *  #查看当前库的所有数据
1) "name"
127.0.0.1:6379> EXISTS name  #判断key为‘name’的数据存在不存在，存在返回1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS name1  #不存在返回0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> APPEND name1 dingdada1  #追加到key为‘name’的数据后拼接值为‘dingdada1’，如果key存在类似于java中字符串‘+’，不存在则新增一个，类似于Redis中的set name1 dingdada1 ，并且返回该数据的总长度
(integer) 9
127.0.0.1:6379> get name1
"dingdada1"
127.0.0.1:6379> STRLEN name1  #查看key为‘name1’的字符串长度
(integer) 9
127.0.0.1:6379> APPEND name1 ,dingdada2  #追加，key存在的话，拼接‘+’，返回总长度
(integer) 19
127.0.0.1:6379> STRLEN name1
(integer) 19
127.0.0.1:6379> get name1
"dingdada1,dingdada2"
127.0.0.1:6379> set key1 "hello world!"  #注意点：插入的数据中如果有空格的数据，请用“”双引号，否则会报错！
OK
127.0.0.1:6379> set key1 hello world!  #报错，因为在Redis中空格就是分隔符，相当于该参数已结束
(error) ERR syntax error
127.0.0.1:6379> set key1 hello,world!  #逗号是可以的

②自增、自减操作

127.0.0.1:6379> set num 0  #插入一个初始值为0的数据
OK
127.0.0.1:6379> get num
"0"
127.0.0.1:6379> incr num  #指定key为‘num’的数据自增1，返回结果  相当于java中 i++
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get num  #一般用来做文章浏览量、点赞数、收藏数等功能
"1"
127.0.0.1:6379> incr num
(integer) 2
127.0.0.1:6379> incr num
(integer) 3
127.0.0.1:6379> get num
"3"
127.0.0.1:6379> decr num  #指定key为‘num’的数据自减1，返回结果  相当于java中 i--
(integer) 2
127.0.0.1:6379> decr num
(integer) 1
127.0.0.1:6379> decr num
(integer) 0
127.0.0.1:6379> decr num  #可以一直减为负数~
(integer) -1
127.0.0.1:6379> decr num  #一般用来做文章取消点赞、取消收藏等功能
(integer) -2
127.0.0.1:6379> decr num
(integer) -3
127.0.0.1:6379> INCRBY num 10  #后面跟上by  指定key为‘num’的数据自增‘参数（10）’，返回结果
(integer) 7
127.0.0.1:6379> INCRBY num 10
(integer) 17
127.0.0.1:6379> DECRBY num 3  #后面跟上by  指定key为‘num’的数据自减‘参数（3）’，返回结果
(integer) 14
127.0.0.1:6379> DECRBY num 3
(integer) 11

③截取、替换字符串操作

#截取
127.0.0.1:6379> set key1 "hello world!"
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"hello world!"
127.0.0.1:6379> GETRANGE key1 0 4  #截取字符串，相当于java中的subString，下标从0开始，不会改变原有数据
"hello"
127.0.0.1:6379> get key1
"hello world!"
127.0.0.1:6379> GETRANGE key1 0 -1  #0至-1相当于 get key1，效果一致，获取整条数据
"hello world!"
#替换
127.0.0.1:6379> set key2 "hello,,,world!"
OK
127.0.0.1:6379> get key2
"hello,,,world!"
127.0.0.1:6379> SETRANGE key2 5 888  #此语句跟java中replace有点类似，下标也是从0开始，但是有区别：java中是指定替换字符，Redis中是从指定位置开始替换，替换的数据根据你所需替换的长度一致，返回值是替换后的长度
(integer) 14
127.0.0.1:6379> get key2
"hello888world!"
127.0.0.1:6379> SETRANGE key2 5 67  #该处只替换了两位
(integer) 14
127.0.0.1:6379> get key2
"hello678world!"

④设置过期时间、不存在设置操作

#设置过期时间，跟Expire的区别是前者设置已存在的key的过期时间，而setex是在创建的时候设置过期时间
127.0.0.1:6379> setex name1 15  dingdada  #新建一个key为‘name1’，值为‘dingdada’，过期时间为15秒的字符串数据
OK
127.0.0.1:6379> ttl name1  #查看key为‘name1’的key的过期时间
(integer) 6
127.0.0.1:6379> ttl name1
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ttl name1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ttl name1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl name1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> ttl name1  #返回为-2时证明该key已过期，即不存在
(integer) -2
#不存在设置
127.0.0.1:6379> setnx name2 dingdada2  #如果key为‘name2’不存在，新增数据，返回值1证明成功
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get name2
"dingdada2"
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name2"
127.0.0.1:6379> setnx name2 "dingdada3"  #如果key为‘name2’的已存在，设置失败，返回值0，也就是说这个跟set的区别是：set会替换原有的值，而setnx不会，存在即不设置，确保了数据误操作~
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get name2
"dingdada2"

⑤mset、mget操作

127.0.0.1:6379> mset k1 v1 k2 v2 k3 v3  #插入多条数据
OK
127.0.0.1:6379> keys *  #查询所有数据
1) "k2"
2) "k3"
3) "k1"
127.0.0.1:6379> mget k1 k2 k3  #查询key为‘k1’，‘k2’，‘k3’的数据
1) "v1"
2) "v2"
3) "v3"
127.0.0.1:6379> MSETNX k1 v1 k4 v4  #msetnx是一个原子性的操作，在一定程度上保证了事务！要么都成功，要么都失败！相当于if中的条件&&（与）
(integer) 0
127.0.0.1:6379> keys *
1) "k2"
2) "k3"
3) "k1"
127.0.0.1:6379> MSETNX k5 v5 k4 v4  #全部成功
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "k2"
2) "k4"
3) "k3"
4) "k5"
5) "k1"

⑥添加获取对象、getset操作

#这里其实本质上还是字符串，但是我们讲其key巧妙的设计了一下。
##mset student:1:name  student 相当于类名，1 相当于id，name 相当于属性
#如果所需数据全部这样设计，那么我们在java的业务代码中，就不需要关注太多的key
#只需要找到student类，下面哪个id，需要哪个属性即可，减少了代码的繁琐，在一定程度上可以理解为这个一个类的对象！
127.0.0.1:6379> mset student:1:name dingdada student:1:age 22  #新增一个key为‘student:1:name’，value为‘dingdada ’。。等数据
OK
127.0.0.1:6379> keys *  #查看所有的key
1) "student:1:age"
2) "student:1:name"
127.0.0.1:6379> mget student:1:age student:1:name  #获取数据
1) "22"
2) "dingdada"

##getset操作
127.0.0.1:6379> getset name1 dingdada1  #先get再set，先获取key，如果没有，set值进去，返回的是get的值
(nil)
127.0.0.1:6379> get name1
"dingdada1"
127.0.0.1:6379> getset name1 dingdada2  ##先获取key，如果有，set（替换）最新的值进去，返回的是get的值
"dingdada1"
127.0.0.1:6379> get name1  #替换成功
"dingdada2"

原子性

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的操作都可以认为是”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）打断的操作就叫原子操作。

Redis 单命令的原子性主要得益于 Redis 的​​单线程​​。

数据结构

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

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。

Redis 列表（List)

概述

• ​​单键多值​​：Redis 列表是简单的字符串列表，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。

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 ​ 列表右边吐出一个值，插到 ​ 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/after <value><newvalue>​​：在 ​ 的前面/后面插入 ​ 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

① lpush（左插入）、lrange（查询集合）、rpush（右插入）操作

#lpush
127.0.0.1:6379> lpush list v1  #新增一个集合
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush list v2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush list v3
(integer) 3
#lrange
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1  #查询list的所有元素值
1) "v3"
2) "v2"
3) "v1"
127.0.0.1:6379> lpush list1 v1 v2 v3 v4 v5  #批量添加集合元素
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LRANGE list1 0 -1
1) "v5"
2) "v4"
3) "v3"
4) "v2"
5) "v1"
###这里大家有没有注意到，先进去的会到后面，也就是我们的lpush的意思是左插入，l--left
#rpush
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 1  #指定查询列表中的元素，从下标零开始，1结束，两个元素
1) "v3"
2) "v2"
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 0  #指定查询列表中的唯一元素
1) "v3"
127.0.0.1:6379> rpush list rv0  #右插入，跟lpush相反，这里添加进去元素是在尾部！
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1  #查看集合所有元素
1) "v3"
2) "v2"
3) "v1"
4) "rv0"
##联想：这里我们是不是可以做一个，保存的记录值（如：账号密码的记录），
每次都使用lpush，老的数据永远在后面，我们每次获取 0 0

② lpop（左移除）、rpop（右移除）操作

#lpop
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "v4"
3) "v3"
4) "v2"
5) "v1"
127.0.0.1:6379> lpop list  #从头部开始移除第一个元素
"v5"
##################
#rpop
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v4"
2) "v3"
3) "v2"
4) "v1"
127.0.0.1:6379> rpop list #从尾部开始移除第一个元素
"v1"
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1  
1) "v4"
2) "v3"
3) "v2"

③ lindex（查询指定下标元素）、llen（获取集合长度） 操作

#lindex
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v4"
2) "v3"
3) "v2"
127.0.0.1:6379> lindex list 1  #获取指定下标位置集合的元素，下标从0开始计数
"v3"
127.0.0.1:6379> lindex list 0  #相当于java中的indexof
"v4"
#llen
127.0.0.1:6379> llen list  #获取指定集合的元素长度，相当于java中的length或者size
(integer) 3

④ lrem（根据value移除指定的值）

127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v4"
2) "v3"
3) "v2"
127.0.0.1:6379> lrem list 1 v2  #移除list集合中的元素是v2的1个元素(从左边开始)
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v4"
2) "v3"
127.0.0.1:6379> lrem list 0 v3 #移除集合list中的元素是v2的元素1个,这里的0和1效果是一致的
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v4"
127.0.0.1:6379> lpush list  v3 v2 v2 v2
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v2"
2) "v2"
3) "v2"
4) "v3"
5) "v4"
127.0.0.1:6379> lrem list 3 v2  #移除集合list中元素为v2 的‘3’个，这里的参数数量，如果实际中集合元素数量不达标，不会报错，全部移除后返回成功移除后的数量值
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v3"
2) "v4"

⑤ ltrim（截取元素）、rpoplpush（移除指定集合中最后一个元素到一个新集合的左边）操作

#ltrim
127.0.0.1:6379> lpush list v1 v2 v3 v4
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v4"
2) "v3"
3) "v2"
4) "v1"
127.0.0.1:6379> ltrim list 1 2  #通过下标截取指定的长度，这个list已经被改变了，只剩下我们所指定截取后的元素
OK
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v3"
2) "v2"
################
#rpoplpush
127.0.0.1:6379> lpush list v1 v2 v3 v4 v5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "v4"
3) "v3"
4) "v2"
5) "v1"
127.0.0.1:6379> rpoplpush list newlist  #移除list集合中的最右边元素到新的集合newlist的左边，返回值是移除的最后一个元素值
"v1"
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "v4"
3) "v3"
4) "v2"
127.0.0.1:6379> LRANGE newlist 0 -1  #确实存在该newlist集合并且有刚刚移除的元素，证明成功
1) "v1"

⑥ lset（更新）、linsert操作

#lset
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "v4"
3) "v3"
4) "v2"
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> lset list 1 newV5  #更新list集合中下标为‘1’的元素为‘newV5’
OK
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1  #查看证明更新成功
1) "v5"
2) "newV5"
3) "v3"
4) "v2"
##注意点：
127.0.0.1:6379> lset list1 0 vvvv  #如果指定的‘集合’不存在，报错
(error) ERR no such key
127.0.0.1:6379> lset list 8 vvv  #如果集合存在，但是指定的‘下标’不存在，报错
(error) ERR index out of range
########################
#linsert
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "newV5"
3) "v3"
4) "v2"
127.0.0.1:6379> LINSERT list after "v3" "insertv3"  #在集合中的‘v3’元素 ‘(after)之后’ 加上一个元素
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "newV5"
3) "v3"
4) "insertv3"
5) "v2"
127.0.0.1:6379> LINSERT list before v3 insertv3  #在集合中的‘v3’元素 ‘(before)之前’ 加上一个元素
(integer) 6
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "v5"
2) "newV5"
3) "insertv3"
4) "v3"
5) "insertv3"
6) "v2"

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。

• 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。