Redis中7種集合類型應用場景&redis經常使用命令

Redis經常使用數據類型

Redis最爲經常使用的數據類型主要有如下五種：

• String
• Hash
• List
• Set
• Sorted set

在具體描述這幾種數據類型以前，咱們先經過一張圖瞭解下Redis內部內存管理中是如何描述這些不一樣數據類型的：

首先Redis內部使用一個redisObject對象來表示全部的key和value,redisObject最主要的信息如上圖所示：type表明一個value對象具體是何種數據類型，encoding是不一樣數據類型在redis內部的存儲方式，好比：type=string表明value存儲的是一個普通字符串，那麼對應的encoding能夠是raw或者是int,若是是int則表明實際redis內部是按數值型類存儲和表示這個字符串的，固然前提是這個字符串自己能夠用數值表示，好比:"123" "456"這樣的字符串。

這裏須要特殊說明一下vm字段，只有打開了Redis的虛擬內存功能，此字段纔會真正的分配內存，該功能默認是關閉狀態的，該功能會在後面具體描述。經過上圖咱們能夠發現Redis使用redisObject來表示全部的key/value數據是比較浪費內存的，固然這些內存管理成本的付出主要也是爲了給Redis不一樣數據類型提供一個統一的管理接口，實際做者也提供了多種方法幫助咱們儘可能節省內存使用，咱們隨後會具體討論。

Strings

Strings 數據結構是簡單的key-value類型，value其實不只是String，也能夠是數字。使用Strings類型，你能夠徹底實現目前 Memcached 的功能，而且效率更高。還能夠享受Redis的定時持久化，操做日誌及 Replication等功能。除了提供與 Memcached 同樣的get、set、incr、decr 等操做外，Redis還提供了下面一些操做：

獲取字符串長度
往字符串append內容
設置和獲取字符串的某一段內容
設置及獲取字符串的某一位（bit）
批量設置一系列字符串的內容

 

經常使用命令：

set,get,decr,incr,mget 等

應用場景：

String是最經常使用的一種數據類型，普通的key/value存儲均可以歸爲此類，這裏就不所作解釋了。

實現方式：

String在redis內部存儲默認就是一個字符串，被redisObject所引用，當遇到incr,decr等操做時會轉成數值型進行計算，此時redisObject的encoding字段爲int。

Hashs

在Memcached中，咱們常常將一些結構化的信息打包成hashmap，在客戶端序列化後存儲爲一個字符串的值，好比用戶的暱稱、年齡、性別、積分等，這時候在須要修改其中某一項時，一般須要將全部值取出反序列化後，修改某一項的值，再序列化存儲回去。這樣不只增大了開銷，也不適用於一些可能併發操做的場合（好比兩個併發的操做都須要修改積分）。而Redis的Hash結構可使你像在數據庫中Update一個屬性同樣只修改某一項屬性值。

經常使用命令：

hget,hset,hgetall 等。

應用場景：

咱們簡單舉個實例來描述下Hash的應用場景，好比咱們要存儲一個用戶信息對象數據，包含如下信息：

用戶ID爲查找的key，存儲的value用戶對象包含姓名，年齡，生日等信息，若是用普通的key/value結構來存儲，主要有如下2種存儲方式：

第一種方式將用戶ID做爲查找key,把其餘信息封裝成一個對象以序列化的方式存儲，這種方式的缺點是，增長了序列化/反序列化的開銷，而且在須要修改其中一項信息時，須要把整個對象取回，而且修改操做須要對併發進行保護，引入CAS等複雜問題。

第二種方法是這個用戶信息對象有多少成員就存成多少個key-value對兒，用用戶ID+對應屬性的名稱做爲惟一標識來取得對應屬性的值，雖然省去了序列化開銷和併發問題，可是用戶ID爲重複存儲，若是存在大量這樣的數據，內存浪費仍是很是可觀的。

那麼Redis提供的Hash很好的解決了這個問題，Redis的Hash實際是內部存儲的Value爲一個HashMap，並提供了直接存取這個Map成員的接口，以下圖：

也就是說，Key仍然是用戶ID, value是一個Map，這個Map的key是成員的屬性名，value是屬性值，這樣對數據的修改和存取均可以直接經過其內部Map的Key(Redis裏稱內部Map的key爲field), 也就是經過 key(用戶ID) + field(屬性標籤) 就能夠操做對應屬性數據了，既不須要重複存儲數據，也不會帶來序列化和併發修改控制的問題。很好的解決了問題。

這裏同時須要注意，Redis提供了接口(hgetall)能夠直接取到所有的屬性數據,可是若是內部Map的成員不少，那麼涉及到遍歷整個內部Map的操做，因爲Redis單線程模型的緣故，這個遍歷操做可能會比較耗時，而另其它客戶端的請求徹底不響應，這點須要格外注意。

實現方式：

上面已經說到Redis Hash對應Value內部實際就是一個HashMap，實際這裏會有2種不一樣實現，這個Hash的成員比較少時Redis爲了節省內存會採用相似一維數組的方式來緊湊存儲，而不會採用真正的HashMap結構，對應的value redisObject的encoding爲zipmap,當成員數量增大時會自動轉成真正的HashMap,此時encoding爲ht。

Lists
Lists 就是鏈表，相信略有數據結構知識的人都應該能理解其結構。使用Lists結構，咱們能夠輕鬆地實現最新消息排行等功能。Lists的另外一個應用就是消息隊列，能夠利用Lists的PUSH操做，將任務存在Lists中，而後工做線程再用POP操做將任務取出進行執行。Redis還提供了操做Lists中某一段的api，你能夠直接查詢，刪除Lists中某一段的元素。

經常使用命令：

lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

應用場景：

Redis list的應用場景很是多，也是Redis最重要的數據結構之一，好比twitter的關注列表，粉絲列表等均可以用Redis的list結構來實現，比較好理解，這裏再也不重複。

實現方式：

Redis list的實現爲一個雙向鏈表，便可以支持反向查找和遍歷，更方便操做，不過帶來了部分額外的內存開銷，Redis內部的不少實現，包括髮送緩衝隊列等也都是用的這個數據結構。

Sets
Sets 就是一個集合，集合的概念就是一堆不重複值的組合。利用Redis提供的Sets數據結構，能夠存儲一些集合性的數據，好比在微博應用中，能夠將一個用戶全部的關注人存在一個集合中，將其全部粉絲存在一個集合。Redis還爲集合提供了求交集、並集、差集等操做，能夠很是方便的實現如共同關注、共同喜愛、二度好友等功能，對上面的全部集合操做，你還可使用不一樣的命令選擇將結果返回給客戶端仍是存集到一個新的集合中。

經常使用命令：

sadd,spop,smembers,sunion 等。

應用場景：

Redis set對外提供的功能與list相似是一個列表的功能，特殊之處在於set是能夠自動排重的，當你須要存儲一個列表數據，又不但願出現重複數據時，set是一個很好的選擇，而且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內的重要接口，這個也是list所不能提供的。

實現方式：

set 的內部實現是一個 value永遠爲null的HashMap，實際就是經過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內的緣由。

 

Sorted Sets
和Sets相比，Sorted Sets增長了一個權重參數score，使得集合中的元素可以按score進行有序排列，好比一個存儲全班同窗成績的Sorted Sets，其集合value能夠是同窗的學號，而score就能夠是其考試得分，這樣在數據插入集合的時候，就已經進行了自然的排序。另外還能夠用Sorted Sets來作帶權重的隊列，好比普通消息的score爲1，重要消息的score爲2，而後工做線程能夠選擇按score的倒序來獲取工做任務。讓重要的任務優先執行。

經常使用命令：

zadd,zrange,zrem,zcard等

使用場景：

Redis sorted set的使用場景與set相似，區別是set不是自動有序的，而sorted set能夠經過用戶額外提供一個優先級(score)的參數來爲成員排序，而且是插入有序的，即自動排序。當你須要一個有序的而且不重複的集合列表，那麼能夠選擇sorted set數據結構，好比twitter 的public timeline能夠以發表時間做爲score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的。

實現方式：

Redis sorted set的內部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數據的存儲和有序，HashMap裏放的是成員到score的映射，而跳躍表裏存放的是全部的成員，排序依據是HashMap裏存的score,使用跳躍表的結構能夠得到比較高的查找效率，而且在實現上比較簡單。

 

 

Pub/Sub
Pub/Sub 從字面上理解就是發佈（Publish）與訂閱（Subscribe），在Redis中，你能夠設定對某一個key值進行消息發佈及消息訂閱，當一個key值上進行了消息發佈後，全部訂閱它的客戶端都會收到相應的消息。這一功能最明顯的用法就是用做實時消息系統，好比普通的即時聊天，羣聊等功能。

Transactions
誰說NoSQL都不支持事務，雖然Redis的Transactions提供的並非嚴格的ACID的事務（好比一串用EXEC提交執行的命令，在執行中服務器宕機，那麼會有一部分命令執行了，剩下的沒執行），可是這個Transactions仍是提供了基本的命令打包執行的功能（在服務器不出問題的狀況下，能夠保證一連串的命令是順序在一塊兒執行的，中間有會有其它客戶端命令插進來執行）。Redis還提供了一個Watch功能，你能夠對一個key進行Watch，而後再執行Transactions，在這過程當中，若是這個Watched的值進行了修改，那麼這個Transactions會發現並拒絕執行。

鏈接操做相關的命令

quit：關閉鏈接（connection）
auth：簡單密碼認證

持久化

save：將數據同步保存到磁盤
bgsave：將數據異步保存到磁盤
lastsave：返回上次成功將數據保存到磁盤的Unix時戳
shundown：將數據同步保存到磁盤，而後關閉服務

遠程服務控制

info：提供服務器的信息和統計
monitor：實時轉儲收到的請求
slaveof：改變複製策略設置
config：在運行時配置Redis服務器

對value操做的命令

exists(key)：確認一個key是否存在
del(key)：刪除一個key
type(key)：返回值的類型
keys(pattern)：返回知足給定pattern的全部key
randomkey：隨機返回key空間的一個
keyrename(oldname, newname)：重命名key
dbsize：返回當前數據庫中key的數目
expire：設定一個key的活動時間（s）
ttl：得到一個key的活動時間
select(index)：按索引查詢
move(key, dbindex)：移動當前數據庫中的key到dbindex數據庫
flushdb：刪除當前選擇數據庫中的全部key
flushall：刪除全部數據庫中的全部key

對String操做的命令

set(key, value)：給數據庫中名稱爲key的string賦予值value
get(key)：返回數據庫中名稱爲key的string的value
getset(key, value)：給名稱爲key的string賦予上一次的value
mget(key1, key2,…, key N)：返回庫中多個string的value
setnx(key, value)：添加string，名稱爲key，值爲value
setex(key, time, value)：向庫中添加string，設定過時時間time
mset(key N, value N)：批量設置多個string的值
msetnx(key N, value N)：若是全部名稱爲key i的string都不存在
incr(key)：名稱爲key的string增1操做
incrby(key, integer)：名稱爲key的string增長integer
decr(key)：名稱爲key的string減1操做
decrby(key, integer)：名稱爲key的string減小integer
append(key, value)：名稱爲key的string的值附加value
substr(key, start, end)：返回名稱爲key的string的value的子串

對List操做的命令

rpush(key, value)：在名稱爲key的list尾添加一個值爲value的元素
lpush(key, value)：在名稱爲key的list頭添加一個值爲value的 元素
llen(key)：返回名稱爲key的list的長度
lrange(key, start, end)：返回名稱爲key的list中start至end之間的元素
ltrim(key, start, end)：截取名稱爲key的list
lindex(key, index)：返回名稱爲key的list中index位置的元素
lset(key, index, value)：給名稱爲key的list中index位置的元素賦值
lrem(key, count, value)：刪除count個key的list中值爲value的元素
lpop(key)：返回並刪除名稱爲key的list中的首元素
rpop(key)：返回並刪除名稱爲key的list中的尾元素
blpop(key1, key2,… key N, timeout)：lpop命令的block版本。
brpop(key1, key2,… key N, timeout)：rpop的block版本。
rpoplpush(srckey, dstkey)：返回並刪除名稱爲srckey的list的尾元素，並將該元素添加到名稱爲dstkey的list的頭部

對Set操做的命令

sadd(key, member)：向名稱爲key的set中添加元素member
srem(key, member) ：刪除名稱爲key的set中的元素member
spop(key) ：隨機返回並刪除名稱爲key的set中一個元素
smove(srckey, dstkey, member) ：移到集合元素
scard(key) ：返回名稱爲key的set的基數
sismember(key, member) ：member是不是名稱爲key的set的元素
sinter(key1, key2,…key N) ：求交集
sinterstore(dstkey, (keys)) ：求交集並將交集保存到dstkey的集合
sunion(key1, (keys)) ：求並集
sunionstore(dstkey, (keys)) ：求並集並將並集保存到dstkey的集合
sdiff(key1, (keys)) ：求差集
sdiffstore(dstkey, (keys)) ：求差集並將差集保存到dstkey的集合
smembers(key) ：返回名稱爲key的set的全部元素
srandmember(key) ：隨機返回名稱爲key的set的一個元素

對Hash操做的命令

hset(key, field, value)：向名稱爲key的hash中添加元素fieldhget(key, field)：返回名稱爲key的hash中field對應的valuehmget(key, (fields))：返回名稱爲key的hash中field i對應的valuehmset(key, (fields))：向名稱爲key的hash中添加元素field hincrby(key, field, integer)：將名稱爲key的hash中field的value增長integerhexists(key, field)：名稱爲key的hash中是否存在鍵爲field的域hdel(key, field)：刪除名稱爲key的hash中鍵爲field的域hlen(key)：返回名稱爲key的hash中元素個數hkeys(key)：返回名稱爲key的hash中全部鍵hvals(key)：返回名稱爲key的hash中全部鍵對應的valuehgetall(key)：返回名稱爲key的hash中全部的鍵（field）及其對應的value