Redis的數據類型及應用場景

最近幾年，業界不斷涌現出不少各類各樣的NoSQL產品，那麼如何才能正確地使用好這些產品，最大化地發揮其長處，是咱們須要深刻研究和思考的問題，在實際應用中作到揚長避短.

1. redis中經常使用的數據類型

1.1 String類型

Strings 數據結構是簡單的key-value類型，key是字符串類型,value能夠是String（簡單的字符串、複雜的字符串（xml、json），也能夠是數字（整數、浮點數）、二進制（圖片、音頻、視頻）），但最大不能超過512M.

經常使用命令:  set,get,decr,incr,mget 等。
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經常使用功能： 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.還能夠享受Redis的定時持久化。除了提供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

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。 經常使用場景:

緩存功能：字符串最經典的使用場景，redis最爲緩存層，Mysql做爲儲存層，絕大部分請求數據都是
         redis中獲取，因爲redis具備支撐高併發特性，因此緩存一般能起到加速讀寫和下降 後端壓力的做用。
計數器：許多運用都會使用redis做爲計數的基礎工具，他能夠實現快速計數、查詢緩存的功能，
        同時數據能夠一步落地到其餘的數據源。
        如：視頻播放數系統就是使用redis做爲視頻播放數計數的基礎組件。
共享session：出於負載均衡的考慮，分佈式服務會將用戶信息的訪問均衡到不一樣服務器上，
        用戶刷新一次訪問可能會須要從新登陸，爲避免這個問題能夠用redis將用戶session集中管理，
        在這種模式下只要保證redis的高可用和擴展性的，每次獲取用戶更新或查詢登陸信息
        都直接從redis中集中獲取。
限速：處於安全考慮，每次進行登陸時讓用戶輸入手機驗證碼，爲了短信接口不被頻繁訪問，
        會限制用戶每分鐘獲取驗證碼的頻率。
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1.2 List類型

經常使用命令: lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

實現方式： 列表類型是用來儲存多個有序的字符串，列表中的每一個字符串成爲元素（element）,一個列表最多能夠儲存2的32次方-1個元素,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。 在redis中，能夠隊列表兩端插入（pubsh）和彈出（pop），還能夠獲取指定範圍的元素 列表、獲取指定索引下表的元素等，列表是一種比較靈活的數據結構，它能夠充當棧和隊列的角色，在實際開發中有不少應用場景。 優勢： 1.列表的元素是有序的，這就意味着能夠經過索引下標獲取某個或某個範圍內的元素列表。 2.列表內的元素是能夠重複的。 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。 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。 經常使用技巧: lpush+lpop=Stack(棧) lpush+rpop=Queue（隊列） lpush+ltrim=Capped Collection（有限集合） lpush+brpop=Message Queue（消息隊列）

1.3 Set類型

集合類型也是用來保存多個字符串的元素，但和列表不一樣的是集合中不容許有重複的元素，而且集合中的元素是無序的，不能經過索引下標獲取元素，redis除了支持集合內的增刪改查，同時還支持多個集合取交集、並集、差集，併合理的使用好集合類型，能在實際開發中解決不少實際問題。 經常使用命令： sadd,spop,smembers,sunion 等。

經常使用場景: 標籤（tag）：集合類型比較典型的使用場景，如一個用戶對娛樂、體育比較感興趣，另外一個可能對新聞感興趣，這些興趣就是標籤，有了這些數據就能夠獲得同一標籤的人，以及用戶的共同愛好的標籤， 這些數據對於用戶體驗以及曾強用戶粘度比較重要。（用戶和標籤的關係維護應該放在一個事物內執行，防止部分命令失敗形成數據不一致） 經常使用技巧: sadd=tagging（標籤） spop/srandmember=random item（生成隨機數，好比抽獎） sadd+sinter=social Graph(社交需求)

1.4 Hash類型

在redis中哈希類型是指鍵自己又是一種鍵值對結構，如 value={{field1,value1},......{fieldN,valueN}}
經常使用命令： hget,hset,hgetall 等。

使用場景: 哈希結構相對於字符串序列化緩存信息更加直觀，而且在更新操做上更加便捷。 因此經常用於 用戶信息等管理，可是哈希類型和關係型數據庫有所不一樣，哈希類型是稀疏的，而關係型數據庫是徹底結構化的，關係型數據庫能夠作複雜的關係查詢，而redis去模擬關係型複雜查詢開發困難，維護成本高。

1.5 有序集合類型

有序集合和集合有着必然的聯繫，他保留了集合不能有重複成員的特性，但不一樣得是，有序集合中的元素是能夠排序的，可是它和列表的使用索引下標做爲排序依據不一樣的是，它給每一個元素設置一個分數，做爲排序的依據。 經常使用命令: zadd,zrange,zrem,zcard等

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。 使用場景: Redis有序序列的使用場景與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。

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。