redis hash中field的概念

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架构思维大师 2024-10-01 11:39:22

文章标签 redis hash中field的概念 redis 数据结构 Redis 字符串 文章分类 Redis 数据库

String

简介

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图像或者序列化的对象。
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。

NX：当数据库中key不存在时，可以将 key-value 添加数据库。setnx key value。
XX：当数据库中key存在时，可以将 key-value 添加数据库，与NX参数互斥。
EX：key 的超时秒数。
PX：key 的超时毫秒数，与EX互斥。

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> 获得值得长度。
setnx <key> <value> 只有在 key 不存在时，设置 key 的值。
incr <key> 将 key 中存储的数字值增1。
decr <key> 将key 中存储的数字值减1，只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1。
incrby或者decrby <key> <步长> 将key 中存储的数字值递增或递减。自定义步长。
mset <key1> <value1> <key2> <value2> ... 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。
原子性，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，类型java中的substring，前包，后包。
setrange <key> <起始位置> <value> 用<value> 覆盖<key>所存储的字符串值，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，设置新值的同时获得旧值。

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，内部结构是实现上类似于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。

redis hash中field的概念_redis

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，扩容时一次只会扩 1M 的空间。需要注意的时字符串最大长度为 512M。

List

简介

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。

redis hash中field的概念_数据结构_02

常用命令

lpush/rpush <key> <value1> <value2> ...... 从左边/右边插入一个或多个值。
lpop/rpop <key> 从左边/右边取出一个值，并删除。值在键在
rpoplpush <key1> <key2> 从<key1>列表取出一个值，插在<key2>列表的左边。
lrange <key1> <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>后面插入<newvalue>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。

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的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如：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 hash中field的概念_redis hash中field的概念_03

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。

Set

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，这也是 list 所不能提供的。
Redis 的 set 时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。

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，有则为1，无则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> 随机从该集合中取出一个值，并删除。
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。
sunion <key1> <key2> 返回两个集合的并集。
sdiff <key1> <key2> 返回两个集合的差集(key1中的，不包含key2中的)。

数据结构

Set 数据结构是dict字典，字典使用哈希表实现的。
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。

Hash

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，主要有以下2种存储方式：

每次修改用户的某个属性，先反序列化改好后再序列化回去，开销较大。
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。

常用命令

hset <key> <field> <value> 给<key>集合种的<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。

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。

ZSet有序集合（sorted set）

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的。
因为元素是有序的，所以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值加入到有序集合key当中。
zrange <key> <start> <stop> [WITHSCORES] 返回有序集key中，下标在<strat> <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 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 min max [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。

数据结构

Sorted Set(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，内部元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名词，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。