Redis的數據結構與應用場景

時間 2021-02-18

標籤數據庫 json 緩存服務器微信網絡數據結構架構分佈式 spa 欄目 Redis 简体版

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1、Redis簡介

　　Redis 是一個開源的使用 ANSI C 語言編寫、遵照 BSD 協議、支持網絡、可基於內存、分佈式、可選持久性的鍵值對(Key-Value)存儲數據庫，並提供多種語言的 API。數據庫

　　Redis 一般被稱爲數據結構服務器，由於值（value）能夠是字符串(String)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(set)和有序集合(sorted set)等類型。json

2、字符串（String）

1，經常使用指令

#經常使用操做
SET key value                         //存入字符串鍵值對
MSET key value [key value ...]        //批量存儲字符串鍵值對
SETNX key value                       //當且僅當key不存在,存入value返回1;若key已存在，則不作操做返回0。
GET key                               //獲取一個key對應的value
MGET key [key ...]                    //批量獲取字符串鍵值
DEL key [key ...]                     //刪除鍵
#原子加減操做
INCR key                              //將key中存儲的數字值(value爲string報錯)加1
DECR key                              //將key中存儲的數字值(value爲string報錯)減1
INCRBY key n                          //將key中存儲的數字值加n
DECRBY key n                          //將key中存儲的數字值減n

2，應用場景

a）單值緩存

SET key value
GET key

b）對象緩存

SET user:1 value(json格式數據)
MSET user:1:name zs user:1:age 18 user:2:name ls user:2:age 20

　　採用String類型的對象緩存有兩種方式：1.直接緩存整個對象的json；2.採用將key進行分離爲user:ID:屬性，採用MSET存儲，用MGET獲取各屬性值。緩存

c）分佈式鎖

set product:10001 true ex 10 nx

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds ：設置失效時間，單位秒
PX milliseconds：設置失效時間，單位毫秒
NX : key不存在時設置value，成功返回OK，失敗返回nil
XX : key存在時設置value，成功返回OK，失敗返回nil

　　設置key爲product:ID過時時間爲10s，若是當前key已經存在就會直接返回nil。服務器

d）計數器

INCR aritcle:readcount:{文章id}
GET aritcle:readcount:{文章id}

e）分佈式系統全局序列號

INCRBY orderId 10

3、哈希（Hash）

1，經常使用命令

#hash經常使用操做
HSET key field value                        //存儲一個哈希表key的鍵值
HSETNX key field value                      //存儲一個不存在的哈希表key的鍵值
HMSET key field value [field value...]      //在一個哈希表key中存儲多個鍵值對
HGET key field                              //獲取哈希表key對應的field鍵值
HMGET key field [field ...]                 //批量獲取哈希表key中多個field鍵值
HDEL key field [field ...]                  //刪除哈希表key中的field鍵值
HLEN key                                    //返回哈希表key中field的數量
HGETALL key                                 //返回哈希表key中全部的鍵值
HINCRBY key field n                         //爲哈希表key中field鍵的值加上增量n

2，應用場景

a）對象存儲

HMSET user 1:name zs 1:age 20
HMGET user 1:name 1:age

　　當須要存儲的對象不大時，能夠採用固定的key，對應的field爲ID:屬性，採用HMSET的方式，這樣就能將全部的對象存儲在同一個key中；微信

　　當須要存儲的對象比較大時，能夠將key進行動態分離開，例如：設置key爲user:序號，序號爲0~1000，每一個存儲對象根據id%序號，肯定當前對象分配到哪一個key中。網絡

b）購物車

　　定義：用戶id爲key，商品id爲field，商品數量爲value數據結構

添加商品：hset cart:1001 1100 1
添加數量：hincrby cat:1001 1100 1
商品總數：hlen cart:1001
刪除商品：hdel cart:1001 1100
獲取購物車全部商品：hgetall cart:1001

3，hash結構優缺點

a）優勢

同類數據歸類整合儲存，方便數據管理
相比String操做消耗內存與cpu更小
相比String存儲更省空間

b）缺點

過時功能不能使用在field上，只能用在key上
Redis集羣架構下不適合大規模使用(容易形成數據傾斜)

4、列表（list）

1，經常使用命令

#List經常使用操做
LPUSH key value [value ...]                 //將一個或多個值value插入到key列表的表頭(最左邊)，最後的值在最前面
RPUSH key value [value ...]                 //將一個或多個值value插入到key列表的表尾(最右邊)
LPOP key                                    //移除並返回key列表的頭元素
RPOP key                                    //移除並返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop                       //返回列表key中指定區間內的元素，區間以偏移量start和stop指定，從0開始
BLPOP key [key ...] timeout                 //從key列表表頭彈出一個元素，沒有就阻塞timeout秒，若是timeout=0則一直阻塞
BRPOP key [key ...] timeout                 //從key列表表尾彈出一個元素，沒有就阻塞timeout秒，若是timeout=0則一直阻塞

2，應用場景

a）經常使用數據結構

stack(棧) = LPUSH + LPOP -> FIFO
queue(隊列) = LPUSH + RPOP
Blocking MQ(阻塞隊列) = LPUSH + BRPOP

b）微博消息和微信公衆號消息

　　用戶A關注了公衆號B和公衆號C架構

B發微博，消息ID爲1001。LPUSH msg:AID 1001
C發微博，消息ID爲1002。LPUSH msg:AID 1002
A查看微博前五條。LRANGE msg:AID 0 4

5、集合(Set)

1，經常使用命令

#Set經常使用操做
SADD key member [member ...]                //往集合key中存入元素，元素存在則忽略，若key不存在則新建
SREM key member [member ...]                //從集合key中刪除元素
SMEMBERS key                                //獲取集合key中全部元素
SCARD key                                   //獲取集合key中的元素個數
SISMEMBER key member                        //判斷member元素是否存在於集合key中
SRANDMEMBER key [count]                     //從集合key中隨機選出count個元素，元素不從key中刪除
SPOP key [count]                            //從集合key中隨機選出count個元素，元素從key中刪除
#Set運算操做
SINTER key [key ...]                        //交集運算
SINTERSTORE destination key [key ...]       //將交集結果存入新集合destination中
SUNION key [key ...]                        //並集運算
SUNIONSTORE destination key [key ...]       //將並集結果存入新集合destination中
SDIFF key [key ...]                         //差集運算
SDIFFSTORE destination key [key ...]        //將差集結果存入新集合destination中

2，應用場景

a）微信微博點贊，收藏，標籤

點贊。SADD like:{消息ID} {用戶ID}
取消點贊。SREM like:{消息ID} {用戶ID}
檢查用戶是否點贊。SISMEMBER like:{消息ID} {用戶ID}
獲取點讚的用戶列表。SMEMBERS like:{消息ID}
獲取點贊用戶數。SCARD like:{消息ID}

b）微博微信關注模型

A關注的人：aSet -> {b,c,d}
B關注的人：bSet -> {a,c,d,e}
C關注的人：cSet -> {a,b,d,e,f}
A和B共同關注的人：SINTER aSet bSet ->{c,d}
A關注的人也關注C：A可能認識的人：SDIFF bSet aSet -> {a,e}
- SISMEMBER cSet b
- SISMEMBER cSet d

6、有序集合(sorted set)

1，經常使用命令

#ZSet經常使用操做
ZADD key score member [[score member]...]   //往有序集合key中加入帶分值元素
ZREM key member [member...]                 //往有序集合key中刪除元素
ZSCORE key member                           //返回有序集合key中元素member的分值
ZINCREBY key increment member               //爲有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key                                   //返回有序集合key中元素個數
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]          //正序獲取有序集合key從start下標到stop下標的元素
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]       //倒序獲取有序集合key從start下標到stop下標的元素
#ZSet運算操做
ZUNIONSTORE destkey numberkeys key [key...] //並集計算(相同元素分值相加)，numberkeys一共多少個key，WEIGHTS每一個key對應的分值乘積
ZINTERSTORE destkey numberkeys key [key...] //交集計算(相同元素分值相加)，numberkeys一共多少個key，WEIGHTS每一個key對應的分值乘積

2，應用場景

a)微博熱搜榜

點擊新聞：ZINCRBY hotNews:210218 1 春節零售餐飲消費超8000億元 (將當前新聞的分值加1)
展現當日排行前十：ZRERANGE hotNews:210218 0 9 WITHSCORES
七日搜索榜單計算：ZUNIONSTORE hotNews:210212-210218 7 hotNews:210212 hotNews:210213 ... hotNews:210218
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