Redis 五大数据类型（二）

Redis 数据类型

Redis 集合（Set）

概述

  • 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)。

常用指令

​​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 ​ 是否为含有该 ​ 值，有返回 1，没有返回 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）

① sadd（添加）、smembers（查看所有元素）、sismember（判断是否存在）、scard（查看长度）、srem（移除指定元素）操作

#set中所有的元素都是唯一的不重复的！
127.0.0.1:6379> sadd set1 ding da mian tiao  #添加set集合（可批量可单个，写法一致，不再赘述）
(integer) 4
127.0.0.1:6379> SMEMBERS set1  #查看set中所有元素
1) "mian"
2) "da"
3) "tiao"
4) "ding"
127.0.0.1:6379> SISMEMBER set1 da  #判断某个值是否存在set中，如果存在就返回1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SISMEMBER set1 da1  #不存在jiu返回0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SCARD set1  #查看集合的长度，相当于size、length
(integer) 4
127.0.0.1:6379> srem set1 da  #移除set中指定的元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS set1  #移除成功
1) "mian"
2) "tiao"
3) "ding"

② srandmember（抽随机）操作，不会从集合中删除

127.0.0.1:6379> sadd myset 1 2 3 4 5 6 7  #在set中添加7个元素
(integer) 7
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
6) "6"
7) "7"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 1  #随机抽取myset中1个元素返回
1) "4"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 1  #随机抽取myset中1个元素返回
1) "1"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 1  #随机抽取myset中1个元素返回
1) "5"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset  #不填后参数，默认抽1个值，但是下面返回不会带序号值
"3"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 3  #随机抽取myset中3个元素返回
1) "1"
2) "2"
3) "3"
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER myset 3  #随机抽取myset中3个元素返回
1) "6"
2) "3"
3) "5"

③ spop（随机删除元素）、smove（移动指定元素到新的集合中）操作

127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
6) "6"
7) "7"
127.0.0.1:6379> spop myset  #随机删除1个元素，不指定参数值即删除1个
"2"
127.0.0.1:6379> spop myset 1  #随机删除1个元素
1) "7"
127.0.0.1:6379> spop myset 2  #随机删除2个元素
1) "3"
2) "5"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset  #查询删除后的结果
1) "1"
2) "4"
3) "6"
127.0.0.1:6379> smove myset myset2 1  #移动指定set中的指定元素到新的set中
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset  #查询原来的set集合
1) "4"
2) "6"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset2  #查询新的set集合，如果新的set存在，即往后加；如果不存在，则自动创建set并且加入进去
1) "1"

④ sdiff（差集）、sinter（交集）、sunion（并集）操作

127.0.0.1:6379> sadd myset1 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> sadd myset2 3 4 5 6 7
(integer) 5
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset1
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset2
1) "3"
2) "4"
3) "5"
4) "6"
5) "7"
127.0.0.1:6379> SDIFF myset1 myset2  #查询指定的set之间的差集，可以是多个set
1) "1"
2) "2"
127.0.0.1:6379> SINTER myset1 myset2  #查询指定的set之间的交集，可以是多个set
1) "3"
2) "4"
3) "5"
127.0.0.1:6379> sunion myset1 myset2  #查询指定的set之间的并集，可以是多个set
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
6) "6"
7) "7"

⑤ 总结：可实现共同好友、共同关注等需求。

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。

Redis 哈希（Hash）

概述

  • 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，主要有以下 2 种存储方式：

Redis 五大数据类型（二）_hash

Redis 五大数据类型（二）_zset_02

方法一：每次修改用户的某个属性需要，先反序列化改好后再序列化回去。开销较大。

方法二：用户 ID 数据冗余。

Redis 五大数据类型（二）_redis_03

通过 key (用户 ID) + field (属性标签) 就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题。

常用指令

​​hset <key><field><value>​​：给 ​ 集合中的 ​ 键赋值 ​

​​hget <key1><field>​​：从 ​ 集合 ​ 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

① hset（添加hash）、hget（查询）、hgetall（查询所有）、hdel（删除hash中指定的值）、hlen（获取hash的长度）、hexists（判断key是否存在）操作

127.0.0.1:6379> hset myhash name dingdada age 23  #添加hash，可多个
(integer) 2
127.0.0.1:6379> hget myhash name  #获取hash中key是name的值
"dingdada"
127.0.0.1:6379> hget myhash age  #获取hash中key是age的值
"23"
127.0.0.1:6379> hgetall myhash  #获取hash中所有的值，包含key
1) "name"
2) "dingdada"
3) "age"
4) "23"
127.0.0.1:6379> hset myhash del test  #添加
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "name"
2) "dingdada"
3) "age"
4) "23"
5) "del"
6) "test"
127.0.0.1:6379> hdel myhash del age  #删除指定hash中的key（可多个），key删除后对应的value也会被删除
(integer) 2
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "name"
2) "dingdada"
127.0.0.1:6379> hlen myhash  #获取指定hash的长度，相当于length、size
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HEXISTS myhash name  #判断key是否存在于指定的hash，存在返回1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HEXISTS myhash age  #判断key是否存在于指定的hash，不存在返回0
(integer) 0

② hkeys（获取所有key）、hvals（获取所有value）、hincrby（给值加增量）、hsetnx（存在不添加）操作

127.0.0.1:6379> hset myhash age 23 high 173
(integer) 2
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "name"
2) "dingdada"
3) "age"
4) "23"
5) "high"
6) "173"
127.0.0.1:6379> hkeys myhash  #获取指定hash中的所有key
1) "name"
2) "age"
3) "high"
127.0.0.1:6379> hvals myhash   #获取指定hash中的所有value
1) "dingdada"
2) "23"
3) "173"
127.0.0.1:6379> hincrby myhash age 2  #让hash中age的value指定+2(自增)
(integer) 25
127.0.0.1:6379> hincrby myhash age -1  #让hash中age的value指定-1(自减)
(integer) 24
127.0.0.1:6379> hsetnx myhash nokey novalue  #添加不存在的field就成功返回1
(integer) 1 
127.0.0.1:6379> hsetnx myhash name miaotiao  #添加存在的field则失败返回0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "name"
2) "dingdada"
3) "age"
4) "24"
5) "high"
6) "173"
7) "nokey"
8) "novalue"

③ 总结：比String更加适合存对象~

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。

Redis 有序集合 Zset（Sorted set）

概述

  • 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。

常用指令

​​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 ​ 之间的元素

当带 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 <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。

① zadd（添加）、zrange（查询）、zrangebyscore（排序小-大）、zrevrange（排序大-小）、zrangebyscore withscores（查询所有值包含key）操作

127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 one 2 two 3 three  #添加zset值，可多个
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ZRANGE myzset 0 -1  #查询所有的值
1) "one"
2) "two"
3) "three"
#-inf 负无穷  +inf 正无穷
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE myzset -inf +inf  #将zset的值根据key来从小到大排序并输出
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE myzset 0 1  #只查询[0<=key<=1]的值并且排序从小到大
1) "one"
127.0.0.1:6379> ZREVRANGE myzset 1 -1  #从大到小排序输出
1) "two"
2) "one"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE myzset -inf +inf withscores  #查询指定zset的所有值，包含序号的值
1) "one"
2) "1"
3) "two"
4) "2"
5) "three"
6) "3"

② zrem（移除元素）、zcard（查看元素个数）、zcount（查询指定区间内的元素个数）操作

127.0.0.1:6379> zadd myset 1 v1 2 v2 3 v3 4 v4
(integer) 4
127.0.0.1:6379> ZRANGE myset 0 -1
1) "v1"
2) "v2"
3) "v3"
4) "v4"
127.0.0.1:6379> zrem myset v3  #移除指定的元素，可多个
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZRANGE myset 0 -1
1) "v1"
2) "v2"
3) "v4"
127.0.0.1:6379> zcard myset  #查看zset的元素个数，相当于长度，size。
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcount myset 0 100  #查询指定区间内的元素个数
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcount myset 0 2  #查询指定区间内的元素个数
(integer) 2

③ 总结：成绩表排序，工资表排序，年龄排序等需求可以用zset来实现！

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（跳表）

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

Redis 五大数据类型（二）_zset_04

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

Redis 五大数据类型（二）_hash_05

  • 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。

从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高。