Redis基础数据结构

JacobHuang
227 阅读7分钟

「这是我参与11月更文挑战的第2天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战」

Redis

核心数据结构

image.png

String

常见命令

常见操作

存入字符串键值对

SET key value

批量存储字符串键值对

MSET key value [key value...]

当某一个键值对不存在时设置

SETNX key value

获取 key 对应的值

GET key

批量获取字符串键值

MGET key [key...]

删除key，可批量删除

DEL key [key...]

设置一个键的失效时间

EXPIRE key seconds

原子加减

将key对应的数字值加1

INCR key

将key对应的数字值减1

DECR key

将key所存储的值加上对应的值

INCBY key num

将key所存储的值减去对应的值

DECRBY key num

应用场景

单值缓存

使用 set key 和 get key 适用于简单的缓存场景

对象缓存

可以将我们常见的对象转为json字符串作为value存储；

将一个对象的 k:v 分开存储。

  • SET user:123 value(json格式话数据)
  • MSET user123:name xiaohuang user123:age 22 //批量设置
  • MGET user123:name user123:age //批量获取

分布式锁

此处为分布式锁的简单实现，真实场景不是这么实现的

使用SETNX 命令，当设置成功返回1时表示拿到锁，返回0表示没有拿到锁

SETNX  user:123  true

设置过期时间，防止死锁

SETNX user:123 true ex 10 nx

计数器

例如微信文章的阅读次数；每阅读一次则将数字加一

INCR article:count:id

image.png

Web集群session共享

spring session + redis 实现session共享

分布式系统获取序列号

采用号段的思想，减少从redis获取分布式id的次数，降低redis的压力

INCRBY orderId 1000

Hash

常见命令

存储一个field及其对应的值

HSET key field value

如果不存在field则存储

HSETNX key field value

批量设置field 和 value

HMSET key field value [field value ...]

获取某个field对应的值

HGET key field

获取多个field对应的值

HMGET key field field [field...]

删除某个field及其对应的值

HDEL key field [field]

返回hash表key中对应的field数量

HLEN key

给某个field的值增减对应的数值

HINCRBY key field increment

应用场景

对象缓存

hash类型存储的结构就类似于我们对象的 key value结构，一个字段对应一个值，所以适合存储对象。

例如将json结构的对象缓存在redis中

{
 "name": "xiaohuang",
 "age": 18
}

HMSET user1 name xiaohuang age 18

电商购物车

  • 以用户的id为key
  • 商品的id为field
  • 商品数量为value

购物车操作

  • 添加商品
hset cart:001 10001 1
  • 增加商品的数量
hincrby cart:001 10001 1w
  • 商品的总数
hlen cart:001
  • 删除某个商品
hdel cart:001 10001
  • 获取购物车的所有商品
hgetall cart:001

image.png

优点

  • 同类型的数据可以整合存储，方便管理和查询。(同一个类型的数据以 k:v 的形式存储更容易归类)
  • 相比string 类型操作消耗的内存和cpu都更小 (此处涉及redis存储的底层数据结构后续会解释更新)
  • 相比较于string更节省内存空间(此处涉及redis存储的底层数据结构后续会解释更新)
缺点
  • 过期功能不能使用在field字段上，只能对key进行过期操作
  • Redis集群架构下不适合大规模使用：集群模式下部署redis时，数据存储和查询时，通过hash算法，会将某个hash类型值存储到集群的某个节点上，造成数据的不平衡。

image.png

List

常见命令

将一个或多个值value插入到list的左侧

LPUSH key value [value...]

将一个或多个值value插入到list的右侧

RPUSH key value [value...]

移除并返回列表最左侧的元素

LPOP key

移除并返回列表最右侧的元素

RPOP key

返回列表指定区间内的元素，start在左，stop在右

LRANGE key start stop

从列表的左侧弹出元素，如果没有元素，则阻塞等待超时间timeout，如果timeout=0，则一直阻塞

BLPOP key [key...] timeout

从列表的右侧弹出元素，如果没有元素，则阻塞等待超时间timeout，如果timeout=0，则一直阻塞

RLPOP key [key...] timeout

应用场景

实现一些数据结构

Stack ： LPUSH + LPOP

Queue：LPUSH + RPOP

Blocking MQ (阻塞队列) = LPUSH + BRPOP

微博和微信公众号消息流

我关注的稀土掘金公众号 ，上海发布公众号

  1. 稀土掘金发文章(id001)，推送消息给我自己
LPUSH xiaohuang id001
  1. 上海发布发文章(id002)，推送消息给我自己
LPUSH xiaohuang id002
  1. 查看最近的消息
LRANGE xiaohuang 0 4

以上都是一些简单实现，如果考虑到关注的公众号粉丝比较多，那么逐个推送会对redis造成比较高的压力，所以可以分为两种情况

  • push：推送适用于关注量较小的用户，可以直接将消息推送给粉丝

  • pull：拉取时需要去队列中去拿消息，拿完消息后需要排序

Set

常见命令

向set集合中存储元素，元素存在则忽略并且返回0，元素不存在则新增返回1

SADD key member [member...]

从集合中删除元素

SREM key member [member...]

获取key对应集合的所有元素

SMEMBERS key

获取key对应集合的元素个数

SCARD KEY

判断member元素是否在key对应的集合中

SISMEMBER key member

从集合中随机选出count个元素

SRANDMEMBER key count

从集合中拿出count个元素，元素从集合中删除

SPOP key count

运算操作

交集运算

SINTER key key ...

将交集结果存入到一个新集合destination中

SINTERSTORE destination key key ...

并集运算

SUNION key key ...

将并集结果存入到一个新集合destination中

SUNIONSTORE destination key key ...

差集运算

SDIFF key key ...

将差集结果存入到一个新集合destination中

SDIFFSTORE destination key key ...

应用场景

微信抽奖小程序

  1. 点击参与抽奖加入集合
sadd key userid
  1. 查看参与抽奖的所有用户
smembers key
  1. 抽取count名中奖者 ,srandmember 和 spop 取决于你是否允许中奖的人重复获奖
srandmember key count /spop key count

点赞、收藏、标签

  1. 点赞
sadd like:blogid userid
  1. 取消点赞
srem like:blogid userid
  1. 检查用户是否点赞了
sismember like:blogid userid
  1. 获取点赞的用户列表
smembers like:blogid userid
  1. 获取点赞的用户数
scard like:blogid userid

集合操作(集合中元素都不相同)

image.png

sinter set1 set2 set3 ---> c

sunion set1 set2 set3 ---> a,b,c,d,e

sdiff set1 set2 set3 ---> a

实现微博关注模型

  1. 库克关注的人: kukeSet-> {leijun, mask}
  2. 比尔盖茨关注的人: billgatesSet--> {kuke, yuchengdong, leijun, mask}
  3. 雷军关注的人: leijunSet-> {luolaoshi, billgates, yuchengdong, mask, xiaofu)
  4. 库克和比尔盖茨共同关注: SINTER kukeSet billgatesSet--> {leijun, mask}
  5. 库克关注的人也关注他(比尔盖茨): SISMEMBER leijunSet billgates SISMEMBER maskSet billgates
  6. 库克可能认识的人(比尔盖茨的好友): SDIFF billgatesSet kukeSet->(kuke, yuchengdong}

ZSet

常用命令

向有序集合中添加带分值的元素

ZADD key score member [[score member]…]

向有序集合中删除元素

ZREM key member [member …]

返回有序集合key中元素member的分值

ZSCORE key member

为有序集合key中元素member的分值加上increment

ZINCRBY key increment member

返回有序集合key中元素个数

ZCARD key

正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

集合操作

并集计算

ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...]

交集计算

ZINTERSTORE destkey numkeys key [key …]

应用场景

实现排行榜的功能

  1. 点击新闻

    ZINCRBY  hotNews  1  小猪佩奇

  2. 展示当日排行前十

    ZREVRANGE  hotNews  0  9  WITHSCORES

  3. 七日搜索榜单计算

    ZUNIONSTORE  hotNews:week  7  hotNews:2  hotNews:3... hotNews:7

  4. 展示七日排行前十

    ZREVRANGE hotNews:week  0  9  WITHSCORES
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