文章目录
- 1、预备知识
- 1.1：一些全局命令
- 2：数据结构和内部编码
- 2.1：字符串
- 2.1.1：常用命令
- 2.1.2：不常用命令
- 2.2: 内部编码
- 2.3: 使用场景
- 3：哈希
- 3.1：命令
- 3.2：内部编码
- 3.3：使用场景
1、预备知识
在正式介绍5种数据结构之前，了解一下Redis的一些全局命令、数据结构和内部编码、单线程命令处理机制是十分有必要的，它们能为后面内容的学习打下一个好的基础，主要体现在两个方面：第一、Redis的命令有上百个，如果纯靠死记硬背比较困难，但是如果理解Redis的一些机制，会发现这些命令有很强的通用性。第二、Redis不是万金油，有些数据结构和命令必须在特定场景下使用，一旦使用不当可能对Redis本身或者应用本身造成致命伤害。
1.1：一些全局命令
Redis有5种数据结构，它们是键值对中的值，对于键来说有一些通用的 命令。
1.查看所有键：keys * .
2. 键总数：dbsize
dbsize命令在计算键总数时不会遍历所有键，而是直接获取Redis内置的 键总数变量，所以dbsize命令的时间复杂度是O（1）。而keys命令会遍历所 有键，所以它的时间复杂度是O（n），当Redis保存了大量键时，线上环境禁止使用。
3. 检查键是否存在：exists key
如果键存在则返回1，不存在则返回0：
4. 删除键：del key [key …]
del是一个通用命令，无论值是什么数据结构类型，del命令都可以将其 删除，例如下面将字符串类型的键java和列表类型的键mylist分别删除。
5. 键过期：expire key seconds
Redis支持对键添加过期时间，当超过过期时间后，会自动删除键，例 如为键hello设置了3秒过期时间：
ttl命令会返回键的剩余过期时间，它有3种返回值：
- 大于等于0的整数：键剩余的过期时间。
- -1键没设置过期时间。
- -2键不存在
6.键的数据结构类型：type key
例如键hello是字符串类型，返回结果为string。键mylist是列表类型，返 回结果为list：
2：数据结构和内部编码
type命令实际返回的就是当前键的数据结构类型，它们分别是： string（字符串）、hash（哈希）、list（列表）、set（集合）、zset（有序集 合），但这些只是Redis对外的数据结构，如图：
实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现， 这样Redis会在合适的场景选择合适的内部编码，如图2-2所示。
可以通过object encoding命查询 内部编码：
Redis这样设计的好处：
第一，可以改进内部编码，而对外的数据 结构和命令没有影响，这样一旦开发出更优秀的内部编码，无需改动外部数据结构和命令，例如Redis3.2提供了quicklist，结合了ziplist和linkedlist两者的优势，为列表类型提供了一种更为优秀的内部编码实现，而对外部用户来说基本感知不到。
第二，多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自的优 势，例如ziplist比较节省内存，但是在列表元素比较多的情况下，性能会有 所下降，这时候Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist。
2.1：字符串
字符串类型是Redis最基础的数据结构。首先键都是字符串类型，而且 其他几种数据结构都是在字符串类型基础上构建的，所以字符串类型能为其 他四种数据结构的学习奠定基础。如图2-7所示，字符串类型的值实际可以 是字符串（简单的字符串、复杂的字符串（例如JSON、XML））、数字 （整数、浮点数），甚至是二进制（图片、音频、视频），但是值最大不能 超过512MB。
2.1.1：常用命令
1.设置值
set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx]set命令有几个选项：
- ex seconds：为键设置秒级过期时间。
- px milliseconds：为键设置毫秒级过期时间。
- nx：键必须不存在，才可以设置成功，用于添加。
- xx：与nx相反，键必须存在，才可以设置成功，用于更新。
除了set选项，Redis还提供了setex和setnx两个命令：
setex key seconds value
setnx key valuesetnx和setxx在实际使用中有什么应用场景吗？以setnx命令为例子，由于 Redis的单线程命令处理机制，如果有多个客户端同时执行setnx key value， 根据setnx的特性只有一个客户端能设置成功，setnx可以作为分布式锁的一种 实现方案
2.获取值：get key 如果要获取的键不存在，则返回nil（空）
3.批量设置值
mset key value [key value ...] 4.批量获取值
mget key value [key value ...]如果有些键不存在，那么它的值为nil（空），结果是按照传入键的顺序返回：
批量操作命令可以有效提高开发效率，假如没有mget这样的命令，要执行n次get命令需要按照图2-8的方式来执行，具体耗时如下：
n次get时间 = n次网络时间 + n次命令时间
使用mget命令后，要执行n次get命令操作只需要按照图2-9的方式来完成，具体耗时如下：
n次get时间 = 1次网络时间 + n次命令时间
对于Redis客户端来说，一次命令除了命令时间还是有网络时间，而Redis的处理能力已经足够高，所以对于开发人员来说，网络可能会成为性能的瓶颈，所以学会使用批量操作，有助于提高业务处理效率，当不能无节制，不然会造成Redis阻塞或网络阻塞。
5.计数：incr key
incr命令用于对值做自增操作，返回结果分为三种情况：
- 值不是整数，返回错误。
- 值是整数，返回自增后的结果。
- 键不存在，按照值为0自增，返回结果为1。
除了incr命令，Redis提供了decr（自减）、incrby（自增指定数字）、 decrby（自减指定数字）、incrbyfloat（自增浮点数）：
decr key
incrby key increment
decrby key decrement
incrbyfloat key increment很多存储系统和编程语言内部使用CAS机制实现计数功能，会有一定的 CPU开销，但在Redis中完全不存在这个问题，因为Redis是单线程架构，任 何命令到了Redis服务端都要顺序执行。
2.1.2：不常用命令
1.追加值:append key value
2.字符串长度:strlen key
每个中文占用3个字节
3:设置并返回原值:getset key value
4.设置指定位置的字符:setrange key offeset value
下面操作将值由jedis变为了redis：
5.获取部分字符串:getrange key start end
偏移量从0开始计算
2.2: 内部编码
字符串类型的内部编码有3种：
- nt：8个字节的长整型。
- embstr：小于等于39个字节的字符串。
- raw：大于39个字节的字符串。
Redis会根据当前值的类型和长度决定使用哪种内部编码实现。
整数类型示例如下：
短字符串示例如下：
长字符串示例如下：
2.3: 使用场景
1.缓存功能
图2-10是比较典型的缓存使用场景，其中Redis作为缓存层，MySQL作 为存储层，绝大部分请求的数据都是从Redis中获取。由于Redis具有支撑高并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和降低后端压力的作用。
2.计数
许多应用都会使用Redis作为计数的基础工具，它可以实现快速计数、 查询缓存的功能，同时数据可以异步落地到其他数据源。例如一些视频播放数系统就是使用Redis作为视频播放数计数的基础组件，用户每播放一次视频，相应的视频播放数就会自增1.
开发提示
实际上一个真实的计数系统要考虑的问题会很多：防作弊、按照不同维 度计数，数据持久化到底层数据源等。
3.共享Session
一个分布式Web服务将用户的Session信息（例如用户登 录信息）保存在各自服务器中，这样会造成一个问题，出于负载均衡的考虑，分布式服务会将用户的访问均衡到不同服务器上，用户刷新一次访问可能会发现需要重新登录，这个问题是用户无法容忍的。为了解决这个问题，可以使用Redis将用户的Session进行集中管理，在这种模式下只要保证Redis是高可用和扩展性的，每次用户更新或者查询登录信息都直接从Redis中集中获取。
4.限速
很多应用出于安全的考虑，会在每次进行登录时，让用户输入手机验证 码，从而确定是否是用户本人。但是为了短信接口不被频繁访问，会限制用 户每分钟获取验证码的频率，例如一分钟不能超过5次。
3：哈希
几乎所有的编程语言都提供了哈希（hash）类型，它们的叫法可能是哈 希、字典、关联数组。在Redis中，哈希类型是指键值本身又是一个键值对 结构，形如value={{field1，value1}，…{fieldN，valueN}}，Redis键值对和 哈希类型二者的关系可以用下图来表示。
注：哈希类型中的映射关系叫作field-value，注意这里的value是指field对应 的值，不是键对应的值，请注意value在不同上下文的作用。
3.1：命令
1.设置值：hset key field value
此外Redis提供了hsetnx命令，它 们的关系就像set和setnx命令一样，只不过作用域由键变为field。
2.获取值：hget key field
3.删除field：hdel key field [field …]
4.计算field个数：hlen key
5.批量设置或获取field-value
hmget key field [field ...]
hmset key field value [field value ...]
6.判断field是否存在:hexists key field
7.获取所有field:hkeys key
hkeys命令应该叫hfields更为恰当，它返回指定哈希键所有的field
8.获取所有value:hvals key
9.获取所有的field-value:hgetall key
提示：
在使用hgetall时，如果哈希元素个数比较多，会存在阻塞Redis的可能。 如果开发人员只需要获取部分field，可以使用hmget，如果一定要获取全部 field-value，可以使用hscan命令，该命令会渐进式遍历哈希类型，hscan将在后文介绍
10.hincrby hincrbyfloat
hincrby key field
hincrbyfloat key field3.2：内部编码
哈希类型的内部编码有两种：
1.·ziplist（压缩列表）： 当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries 配置（默认512个）、同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64 字节）时，Redis会使用ziplist作为哈希的内部实现，ziplist使用更加紧凑的 结构实现多个元素的连续存储，所以在节省内存方面比hashtable更加优秀。
2.hashtable（哈希表）： 当哈希类型无法满足ziplist的条件时，Redis会使 用hashtable作为哈希的内部实现，因为此时ziplist的读写效率会下降，而 hashtable的读写时间复杂度为O（1）。
当field个数比较少且没有大的value时，内部编码为ziplist：
当有value大于64字节，内部编码会由ziplist变为hashtable：
当field个数超过512，内部编码也会由ziplist变为hashtable：
、
3.3：使用场景
图2-15为关系型数据表记录的两条用户信息，用户的属性作为表的列， 每条用户信息作为行。
如果将其用哈希类型存储，如图2-16所示。
相比于使用字符串序列化缓存用户信息，哈希类型变得更加直观，并且在更新操作上会更加便捷。可以将每个用户的id定义为键后缀，多对field- value对应每个用户的属性
