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技术 2022年11月15日
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Redis数据类型

与Memcached仅支持简单的key-value结构的数据记录不同,Redis支持的数据类型要丰富得多,常用的数据类型主要有五种:String、List、Hash、Set和Sorted Set。

Redis数据类型内存结构分析

Redis内部使用一个redisObject对象来表示所有的key和value。redisObject主要的信息包括数据类型(type)、编码方式(encoding)、数据指针(ptr)、虚拟内存(vm)等。type代表一个value对象具体是何种数据类型,encoding是不同数据类型在redis内部式。

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

          redisObject 对象示意图

下面分别介绍5种数据类型的用法。

String类型

字符串是Redis值的最基础的类型。Redis中使用的字符串是通过包装的,基于c语言字符数组实现的简单动态字符串(simple dynamic string, SDS)一个抽象数据结构。其源码定义如下:

struct sdshdr {    int len; //len表示buf中存储的字符串的长度。    int free; //free表示buf中空闲空间的长度。    char buf[]; //buf用于存储字符串内容。};

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

C语言字符串内存结构示意图1

假设上图是”hello”字符串的内存结构,这个时候len=5,free=2那么redis包装后(sds)其长度为:

sizeof(struct sdshdr) + len + free + 

其中buf的大小为:

len + free + 

1表示1个字节是用来存储结束符’\0’的。Redis字符串是二进制安全的,因为二进制数据通常会有中间某个字节存储’\0’的这种情况,这意味着一个Redis字符串可以包含任何种类的数据,例如一个JPEG图像或者一个序列化的Ruby对象。二进制是否安全,简单的理解就是能不能在字符串中间有‘\0’,如下图:

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

C语言字符串内存结构示意图2

对于上图,sds认为这个字符串是“hello world”,而C语言的字符处理函数认为这个字符串是“hello”。

应用场景

String是最常用的一种数据类型,普通的key/value存储都可以归为此类。

常用命令

(1)set——设置key对应的值为String类型的value

(2)get——获取key对应的值

192.168.2.129:6379> setnx name lisi(integer) 0192.168.2.129:6379> setnx name1 wangwu(integer) 1192.168.2.129:6379> get name"zhangsan"192.168.2.129:6379> get name1"wangwu"192.168.2.129:6379>

(3)mget——批量获取多个key的值,如果可以不存在则返回nil

192.168.2.129:> mget name name1) "zhangsan") "wangwu"192.168.2.129:> mget name name1 name2) "zhangsan") "wangwu") (nil)192.168.2.129:> 

(4)incr && incrby——incr对key对应的值进行加加操作,并返回新的值;incrby加指定值

192.168.2.129:> get age""192.168.2.129:> incr age(integer) 192.168.2.129:> set age1 ""OK192.168.2.129:> get age1""192.168.2.129:> incr age1(integer) 192.168.2.129:> incrby age (integer) 

从上面的结果可以看出,我们对int型的age和string型的age1都能进行incr操作时,

实际上type=string代表value存储的是一个普通字符串,那么对应的encoding可以是raw或者是int,如果是int则代表实际redis内部是按数值型类存储和表示这个字符串的,当然前提是这个字符串本身可以用数值表示,比如”20″这样的字符串,当遇到incr、decr等操作时会转成数值型进行计算,此时redisObject的encoding字段为int。如果你试图对name进行incr操作则报错。

192.168.2.129:> incr name(error) ERR value is not an integer or out of range

(5)decr && decrby——decr对key对应的值进行减减操作,并返回新的值;decrby减指定值

192.168.2.129:> decr age(integer) 192.168.2.129:> decrby age (integer) 192.168.2.129:> 

(6)其他命令

命令

说明

setnx

设置key对应的值为String类型的value,如果key已经存在则返回0

setex

设置key对应的值为String类型的value,并设定有效期

setrange

设置key对应value的子字符串

getrange

获取key对应value的子字符串

mset

批量设置多个key的值,如果成功表示所有值都被设置,否则返回0表示没有任何值被设置

msetnx

同mset,不存在就设置,不会覆盖已有的key

getset

设置key的值,并返回key旧的值

append

给指定key的value追加字符串,并返回新字符串的长度

strlen

取指定key的value的长度

Hash类型

Hash是一个String类型的field和value之间的映射表,即redis的Hash数据类型的key(hash表名称)对应的value实际的内部存储结构为一个HashMap,因此Hash特别适合存储对象。相对于把一个对象的每个属性存储为String类型,将整个对象存储在Hash类型中会占用更少内存。

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

Hash 数据类型内部结构示意图

当前HashMap的实现有两种方式:当HashMap的成员比较少时Redis为了节省内存会采用类似一维数组的方式来紧凑存储,而不会采用真正的HashMap结构,这时对应的value的redisObject的encoding为zipmap,当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。

应用场景

用一个对象来存储用户信息,商品信息,订单信息等等。

常用命令

(1)hset——设置key对应的HashMap中的field的value

(2)hget——获取key对应的HashMap中的field的value

192.168.2.129:> hset myhash name zhangsan(integer) 192.168.2.129:> hset myhash age (integer) 192.168.2.129:> hget myhash name"zhangsan"192.168.2.129:> hget myhash age""192.168.2.129:>

(3)hgetall——获取key对应的HashMap中的所有field的value

192.168.2.129:> hgetall myhash) "name") "zhangsan") "age") ""192.168.2.129:>

(4)其它命令

命令说明hsetnx设置key对应的HashMap中的field的value,如果不存在则先创建hmset批量设置key对应的HashMap中的field的valuehmget批量获取key对应的HashMap中的field的valuehincrby给key对应的HashMap中的field的value加指定的值hexits测试key对应的HashMap中的field是否存在hlen返回key对应的HashMap中的field的数量hdel删除key对应的HashMap中的fieldhkeys返回key对应的HashMap中所有的fieldhvals返回key对应的HashMap中所有的field的value

List类型

Redis的List类型其实就是每一个元素都是String类型的双向链表。我们可以从链表的头部和尾部添加或者删除元素。这样的List既可以作为栈,也可以作为队列使用。

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

List数据结构内部示意图

应用场景

如好友列表,粉丝列表,消息队列,最新消息排行等。

常用命令

(1)lpush——在key对应的list的头部添加一个元素。

(2)lrange——获取key对应的list的指定下标范围的元素,-1表示获取所有元素。

(3)lpop——从key对应的list的尾部删除一个元素,并返回该元素。

192.168.2.129:> lpush newlist news1 news2 news3(integer) 192.168.2.129:> lrange newlist  -) "news3") "news2") "news1"192.168.2.129:> lpop newlist"news3"192.168.2.129:> lrange newlist  -) "news2") "news1"192.168.2.129:> 

从上面的操作可以看出,lpush、lpop从表头操作。

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

(4)rpush——在key对应的list的尾部添加一个元素。

(5)rpop——从key对应的list的尾部删除一个元素,并返回该元素。

192.168.2.129:> rpush newlist2 news1 news2 news3(integer) 192.168.2.129:> lrange newlist2  -) "news1") "news2") "news3"192.168.2.129:> rpop newlist2"news3"192.168.2.129:> 

从上面的操作可以看出,rpush、rpop从表尾操作。

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

(6)其他命令

命令

说明

linsert

在key对应的list的特定元素的前或后插入元素

lset

设置key对应的list中指定下标元素的值

lrem

从key对应的list中删除n个和value相同的元素

ltrim

保留key对应的list中指定范围的元素

rpoplpush

从第一个list的尾部移除一个元素并添加到第二个list的头部

llen

返回key对应的list的长度

lindex

返回key对应的list中index的元素

Set类型

Redis 集合(Set类型)是一个无序的String类型数据的集合,类似List的一个列表,与List不同的是Set不能有重复的数据。实际上,Set的内部是用HashMap实现的,Set只用了HashMap的key列来存储对象。我们来看看java中HashSet的源码:

public class HashSet<E>    extends AbstractSet<E>    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;    private transient HashMap<E,Object> map;    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map    private static final Object PRESENT = new Object();    /**     * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has     * default initial capacity (16) and load factor (0.75).     */   public HashSet() {        map = new HashMap<>();}....../**     * Returns an iterator over the elements in this set.  The elements     * are returned in no particular order.     *     * @return an Iterator over the elements in this set     * @see ConcurrentModificationException     */    public Iterator<E> iterator() {        return map.keySet().iterator();    }

可见创建一个HashSet的时候实际上创建了一个HashMap;Set中的元素,只是存放在了底层HashMap的key上,底层HashMap的value列为空,遍历HashSet的时候从HashMap中取出keySet来遍历。

详细讲解redis数据结构(内存模型)以及常用命令

Set底层结构示意图

应用场景

集合有取交集、并集、差集等操作,因此可以求共同好友、共同兴趣、分类标签等。

常用命令

(1)sadd——在key对应的set中添加一个元素。

(2)smembers——获取key对应的set的所有元素。

(3)spop——随机返回并删除key对应的set中的一个元素。

192.168.2.129:> sadd myset news1 news2 news3(integer) 192.168.2.129:> smembers myset) "news3") "news2") "news1"192.168.2.129:> spop myset"news3"192.168.2.129:>

(4)sdiff——求给定key对应的set与第一个key对应的set的差集

192.168.2.129:> smembers myset) "news3") "news2") "news1"192.168.2.129:> sadd myset2 news3 news4 news5(integer) 192.168.2.129:> smembers myset2) "news4") "news3") "news5"192.168.2.129:> sdiff myset myset2) "news1") "news2"192.168.2.129:>

(5)suion——求给定key对应的set并集

192.168.2.129:> sunion myset myset2) "news3") "news1") "news2") "news4") "news5"192.168.2.129:> 

(6)sinter——求给定key对应的set交集

192.168.2.129:> sinter myset myset2) "news3"192.168.2.129:> 

(7)其他命令

命令

说明

srem

删除key对应的set中的一个元素

sdiffstore

求给定key对应的set与第一个key对应的set的差集,并存储到另一个key对应的set中

sinterstore

求给定key对应的set交集,并存储到另一个key对应的set中

suionstore

求给定key对应的set并集,并存储到另一个key对应的set中

somve

从第一个key对应的set中删除指定元素并添加到第二个key对应的set中

scard

返回key对应的set的元素个数

sismember

测试某个元素是否为key对应的set中的元素个数

srandmember

随机返回key对应的set中的一个元素,但不删除元素

SortSet

SortSet顾名思义,是一个排好序的Set,它在Set的基础上增加了一个顺序属性score,这个属性在添加修改元素时可以指定,每次指定后,SortSet会自动重新按新的值排序。

sorted set的内部使用HashMap和跳跃表(SkipList)来保证数据的存储和有序,HashMap里放的是成员到score的映射,而跳跃表里存放的是所有的成员,排序依据是HashMap里存的score。

应用场景

如按时间排序的时间轴。

常用命令

(1)zadd ——在key对应的zset中添加一个元素

(2)zrange——获取key对应的zset中指定范围的元素,-1表示获取所有元素

192.168.2.129:> zadd myzset  "one"  "two"  "three"(integer) 192.168.2.129:> zrange myzset  -) "one") "two") "three"192.168.2.129:> zrange myzset  - withscores) "one") "") "two") "") "three") ""192.168.2.129:>

(3)zrem——删除key对应的zset中的一个元素

192.168.2.129:> zrem myzset one(integer) 192.168.2.129:> zrange myzset  - withscores) "two") "") "three") ""192.168.2.129:> 

(4)其它命令

命令说明zincrby如果key对应的zset中已经存在元素member,则对member的score属性加指定的值zrank返回key对应的zset中指定member的排名。其中member按score值递增(从小到大);排名以0为底,也就是说,score值最小的成员排名为0zrevrank获得成员按score值递减(从大到小)排列的排名zrevrange返回有序集key中,指定区间内的成员。其中成员的位置按score值递减(从大到小)来排列zrangebyscore返回有序集key中,指定分数范围的元素列表zcount返回有序集key中,score值在min和max之间(默认包括score值等于min或max)的成员zcard返回key的有序集元素个数

键值常用命令

keys/exits/del/expire/ttl/move/persist/randomkey/rename/type

服务器常用命令

ping/echo/select/quit/dbsize/info/config get/flushdb/flushall

这些命令都很容易使用,就不举例说明了。到此,redis的数据类型以及常用命令已经介绍完毕,下一篇我们将学习redis的一些高级特性。

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