Redis五种数据类型和原理和基本操作

redis五种数据结构

说明：

• 对于Redis来说，它可以存储五种基本数据类型，
• redis中所有数据结构都以唯一的key字符串作为名称，然后通过这个唯一的key来获取对应的value
• 不同的数据类型数据结构差异就在于value的结构不一样
• 而现在的版本中的五种类型是：String（字符串）、Hash（字典）、List（列表）、Set（集合）、SortedSet(zSet：有序集合)

一、string（字符串）

• 1）value的数据结构（数组）

  • 字符串是Redis中最常用的类型，是一个由字节组成的序列，它在Redis中是二进制安全的，这便意味着该类型可以接受任何格式的数据，Value最多可以容纳的数据长度为512MB。
  • 字符串value数据结构类似于数组，采用与分配内存空间来减少内存频繁分配
  • 如果字符串长度操作1MB时，扩容时最多扩容1MB空间，字符串最大长度为 512MB

• 2）字符串的使用场景（缓存）

  • 字符串一个常见的用途是缓存用户信息，我们将用户信息使用JSON序列化成字符串
  • 取用户信息时会经过一次反序列化的过程

注意：redis中的Key和Value是区分大小写的，命令是不区分大小写的， redis是单线程 不适合存储大容量的数据。自增的value是可以转成数字的。

基本操作：

set key value

往key中存入一个值(value)

get key

获取键为key的值

二、list（列表）

• 1）value的数据结构（双向链表）

  • Redis的列表允许用户从序列的两端推入或者弹出元素，列表由多个字符串值组成的有序可重复的序列，获取越接近两端的元素速度就越快。这意味着即使是一个有几千万个元素的列表，获取头部或尾部的10条记录也是极快的。List中可以包含的最大元素数量是4294967295（接近43亿）。
  • 列表的数据结构是双向链表，这意味着插入和删除的时间复杂度是0(1)，索引的时间复杂度位0(n)
  • 当列表弹出最后一个元素后，该数据结构会被自动删除，内存被回收

• 2）列表的使用场景（队列、栈）

  • 应用场景：1.最新消息排行榜。2.消息队列，以完成多程序之间的消息交换。可以用push操作将任务存在list中（生产者），然后线程在用pop操作将任务取出进行执行（消费者）。

基本操作：

三、hash（字典）

• 1）value的数据结构（HashMap）

  • redis中的字典也是HashMap（数组+列表）的二维结构
  • 相当于是一个key中存在多个map。Redis中的散列可以看成具有String key和String value的map容器，可以将多个key-value存储到一个key中。每一个Hash（字典）可以存储4294967295（接近43亿）个键值对。
  • 不同的是redis的字典的值只能是字符串

• 2）hash的使用场景（缓存）

  • hash结构也可以用来缓存用户信息，与字符串一次性全部序列化整个对象不同，hash可以对每个字段进行单独存储
  • 这样可以部分获取用户信息，节约网络流量
  • hash的缺点是：hash结构的存储消耗要高于单个字符串（消耗内存）

基本操作：

四、set（集合）

• 1）value的数据结构（字典）

  • Redis的集合是无序且不可重复的，此处的无序是数据不能重复。和列表一样，在执行插入和删除以及判断是否存在某元素时，效率是很高的。集合最大的优势在于可以进行交集并集差集操作。Set可包含的最大元素数量是4294967295（接近43亿）。
  • redis中的集合相当于一个特殊的字典。
  • 当集合中的最后一个元素被移除后，数据结构会被自动删除，内存被回收

• 2）set使用场景（有唯一性）

  • set结构可以用来存储某个活动中中奖的用户ID,因为有去重功能，可以保证同一用户不会中奖两次
  • 利用交集求共同好友。
  • 利用唯一性，可以统计访问网站的所有独立IP。

基本操作：

五、zset（有序集合）

有顺序，不能重复！！此处的不能重复是索引为唯一的，数据却可以重复。

• 1）value的数据结构（跳跃列表）

  • 它可以给每一个value赋予一个score，代表这个value的唯一
  • 和Set很像，都是字符串的集合，都不允许重复的成员出现在一个set中。他们之间差别在于有序集合中每一个成员都会有一个分数(score)与之关联，Redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。尽管有序集合中的成员必须是唯一的，但是分数(score)却可以重复。
  • zset内部实现用的是一种叫做“跳跃列表”的数据结构
  • zset最后一个元素被移除后，数据结构就会被自动删除，内存也会被回收

• 2）zset应用场景

  • 粉丝列表：value（粉丝ID），score（关注时间），这样可以轻松按关注事件排序
  • 学生成绩：value（学生ID），score（考试成绩），这样可以轻松对成绩排序
  • 可以用于一个大型在线游戏的积分排行榜，每当玩家的分数发生变化时，可以执行zadd更新玩家分数(score)，此后在通过zrange获取几分top
    ten的用户信息。

基本操作：

zadd zset1 9 a 8 c 10 d 1 e （添加元素 zadd key score member ）

(ZRANGE key start stop [WITHSCORES])(查看所有元素：zrange key 0 -1
withscores)

如果要查看分数，加上withscores.

zrange zset1 0 -1 (从小到大)

zrevrange zset1 0 -1 (从大到小)

zincrby zset2 score member (对元素member 增加 score)

 1 127.0.0.1:6379> zadd zset1 8 a 4 b 5 c 1 d
 2 (integer) 4
 3 127.0.0.1:6379> zrange zset1 0 -1 
 4 1) "d"
 5 2) "b"
 6 3) "c"
 7 4) "a"
 8 127.0.0.1:6379> zadd zset1 9 a
 9 (integer) 0
10 127.0.0.1:6379> zrange zset1 0 -1 
11 1) "d"
12 2) "b"
13 3) "c"
14 4) "a"
15 127.0.0.1:6379> zrange zset1 0 -1 withscores
16 1) "d"
17 2) "1"
18 3) "b"
19 4) "4"
20 5) "c"
21 6) "5"
22 7) "a"
23 8) "9"
24 127.0.0.1:6379> zrevrange zset1 0 -1
25 1) "a"
26 2) "c"
27 3) "b"
28 4) "d"
29 127.0.0.1:6379> zincrby zset1 1 a
30 "10"
31 127.0.0.1:6379> zrevrange zset1 0 -1 withscores
32 1) "a"
33 2) "10"
34 3) "c"
35 4) "5"
36 5) "b"
37 6) "4"
38 7) "d"
39 8) "1"

六、总结一下五种类型的作用

• 1. String（缓存）
• 2. List（消息队列）
• 3. hash（缓存用户信息，可以对每个字段进行单独存储）
• 4. Set（set类似list，特殊之处是set可以自动排重：找两个人微博的共同好友）
• 5. ZSet（sorted set可以通过用户额外提供一个优先级(score)的参数来为成员排序，并且是插入有序的，即自动排序。）