-
string（字符串）
-
list（列表）
-
hash（字典）
-
set（集合）
-
zset（有序集合）
其中list、set、hash、zset这四种数据结构是容器型数据结构，它们共享下面两条通用规则：
-
create if not exists：容器不存在则创建
-
drop if no elements：如果容器中没有元素，则立即删除容器，释放内存
本文将详细讲述的是Redis的5种基础数据结构。
二、string（字符串）
1、string(字符串)相关介绍
1.1 string(字符串)的内部结构
string(字符串)是Redis最简单也是使用最广泛的数据结构，它的内部是一个字符数组。如图所示：
Redis中string(字符串)是动态字符串，允许修改；它在结构上的实现类似于Java中的ArrayList（默认构造一个大小为10的初始数组），这是冗余分配内存的思想，也称为预分配；这种思想可以减少扩容带来的性能消耗。
1.2 string(字符串)的扩容
当string(字符串)的大小达到扩容阈值时，将会对string(字符串)进行扩容，string(字符串)的扩容主要有以下几个点：
-
长度小于1MB，扩容后为原先的两倍; length = length * 2
-
长度大于1MB，扩容后增加1MB; length = length + 1MB
-
字符串的长度最大值为 512MB
2、string(字符串)的指令
2.1 单个键值对增删改查操作
set -> key 不存在则新增，存在则修改
set key value
get -> 查询，返回对应key的value，不存在返回(nil)
get key
del -> 删除指定的key(key可以是多个)
del key [key …]
示例：
1127.0.0.1:6379> set name liziba
2OK
3127.0.0.1:6379> get name
4"liziba"
5127.0.0.1:6379> set name liziba001
6OK
7127.0.0.1:6379> get name
8"liziba001"
9127.0.0.1:6379> del name
10(integer) 1
11127.0.0.1:6379> get name
12(nil)
2.2 批量键值对
批量键值读取和写入最大的优势在于节省网络传输开销
mset -> 批量插入
mset key value [key value …]
mget -> 批量获取
mget key [key …]
示例：
1127.0.0.1:6379> mset name1 liziba1 name2 liziba2 name3 liziba3
2OK
3127.0.0.1:6379> mget name1 name2 name3
41) "liziba1"
52) "liziba2"
63) "liziba3"
2.3 过期set命令
过期set是通过设置一个缓存key的过期时间，使得缓存到期后自动删除从而失效的机制。
方式一：
expire key seconds
示例：
1127.0.0.1:6379> set name liziba
2OK
3127.0.0.1:6379> get name
4"liziba"
5127.0.0.1:6379> expire name 10 # 10s 后get name 返回 nil
6(integer) 1
7127.0.0.1:6379> get name
8(nil)
方式二：
setex key seconds value
示例：
1127.0.0.1:6379> setex name 10 liziba # 10s 后get name 返回 nil
2OK
3127.0.0.1:6379> get name
4(nil)
2.4 不存在创建存在不更新
上面的set操作不存在创建，存在则更新；此时如果需要存在不更新的场景，那么可以使用如下这个指令
setnx -> 不存在创建存在不更新
setnx key value
示例：
1127.0.0.1:6379> get name
2(nil)
3127.0.0.1:6379> setnx name liziba
4(integer) 1
5127.0.0.1:6379> get name
6"liziba"
7127.0.0.1:6379> setnx name liziba_98 # 已经存在再次设值，失败
8(integer) 0
9127.0.0.1:6379> get name
10"liziba"
2.5计数
string(字符串)也可以用来计数，前提是value是一个整数，那么可以对它进行自增的操作。自增的范围必须在signed long的区间访问内，[-9223372036854775808,9223372036854775808]
incr -> 自增1
incr key
示例：
1127.0.0.1:6379> set fans 1000
2OK
3127.0.0.1:6379> incr fans # 自增1
4(integer) 1001
incrby -> 自定义累加值
incrby key increment
1127.0.0.1:6379> set fans 1000
2OK
3127.0.0.1:6379> incr fans
4(integer) 1001
5127.0.0.1:6379> incrby fans 999
6(integer) 2000
测试value为整数的自增区间
最大值：
1127.0.0.1:6379> set fans 9223372036854775808
2OK
3127.0.0.1:6379> incr fans
4(error) ERR value is not an integer or out of range
最小值：
1127.0.0.1:6379> set money -9223372036854775808
2OK
3127.0.0.1:6379> incrby money -1
4(error) ERR increment or decrement would overflow
三、list（列表）
1、list(列表)相关介绍
1.1 list(列表)的内部结构
Redis的列表相当于Java语言中的LinkedList，它是一个双向链表数据结构（但是这个结构设计比较巧妙，后面会介绍），支持前后顺序遍历。链表结构插入和删除操作快，时间复杂度O(1)，查询慢，时间复杂度O(n)。
1.2 list(列表)的使用场景
根据Redis双向列表的特性，因此其也被用于异步队列的使用。实际开发中将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串，放入Redis的队列中，另一个线程从这个列表中获取数据进行后续处理。其流程类似如下的图：
2、list(列表)的指令
2.1 右进左出—队列
队列在结构上是先进先出（FIFO）的数据结构（比如排队购票的顺序），常用于消息队列类似的功能，例如消息排队、异步处理等场景。通过它可以确保元素的访问顺序。
lpush -> 从左边边添加元素
lpush key value [value …]
rpush -> 从右边添加元素
rpush key value [value …]
llen -> 获取列表的长度
llen key
lpop -> 从左边弹出元素
lpop key
1127.0.0.1:6379> rpush code java c python # 向列表中添加元素
2(integer) 3
3127.0.0.1:6379> llen code # 获取列表长度
4(integer) 3
5127.0.0.1:6379> lpop code # 弹出最先添加的元素
6"java"
7127.0.0.1:6379> lpop code
8"c"
9127.0.0.1:6379> lpop code
10"python"
11127.0.0.1:6379> llen code
12(integer) 0
13127.0.0.1:6379> lpop code
14(nil)
2.2 右进右出——栈
栈在结构上是先进后出（FILO）的数据结构（比如弹夹压入子弹，子弹被射击出去的顺序就是栈），这种数据结构一般用来逆序输出。
lpush -> 从左边边添加元素
lpush key value [value …]
rpush -> 从右边添加元素
rpush key value [value …]
rpop -> 从右边弹出元素
rpop code
1127.0.0.1:6379> rpush code java c python
2(integer) 3
3127.0.0.1:6379> rpop code # 弹出最后添加的元素
4"python"
5127.0.0.1:6379> rpop code
6"c"
7127.0.0.1:6379> rpop code
8"java"
9127.0.0.1:6379> rpop code
10(nil)
2.3 慢操作
列表(list)是个链表数据结构，它的遍历是慢操作，所以涉及到遍历的性能将会遍历区间range的增大而增大。注意list的索引运行为负数，-1代表倒数第一个，-2代表倒数第二个，其它同理。
lindex -> 遍历获取列表指定索引处的值
lindex key ind
lrange -> 获取从索引start到stop处的全部值
lrange key start stop
ltrim -> 截取索引start到stop处的全部值，其它将会被删除
ltrim key start stop
1127.0.0.1:6379> rpush code java c python
2(integer) 3
3127.0.0.1:6379> lindex code 0 # 获取索引为0的数据
4"java"
5127.0.0.1:6379> lindex code 1 # 获取索引为1的数据
6"c"
7127.0.0.1:6379> lindex code 2 # 获取索引为2的数据
8"python"
9127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1 # 获取全部 0 到倒数第一个数据 == 获取全部数据
101) "java"
112) "c"
123) "python"
13127.0.0.1:6379> ltrim code 0 -1 # 截取并保理 0 到 -1 的数据 == 保理全部
14OK
15127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1
161) "java"
172) "c"
183) "python"
19127.0.0.1:6379> ltrim code 1 -1 # 截取并保理 1 到 -1 的数据 == 移除了索引为0的数据 java
20OK
21127.0.0.1:6379> lrange code 0 -1
221) "c"
232) "python"
3、list(列表)深入理解
Redis底层存储list(列表)不是一个简单的LinkedList，而是quicklist ——“快速列表”。关于quicklist是什么，下面会简单介绍，具体源码我也还在学习中，后面大家一起探讨。
quicklist是多个ziplist(压缩列表)组成的双向列表；而这个ziplist(压缩列表)又是什么呢？ziplist指的是一块连续的内存存储空间，Redis底层对于list(列表)的存储，当元素个数少的时候，它会使用一块连续的内存空间来存储，这样可以减少每个元素增加prev和next指针带来的内存消耗，最重要的是可以减少内存碎片化问题。
3.1 常见的链表结构示意图
每个node节点元素，都会持有一个prev->执行前一个node节点和next->指向后一个node节点的指针（引用），这种结构虽然支持前后顺序遍历，但是也带来了不小的内存开销，如果node节点仅仅是一个int类型的值，那么可想而知，引用的内存比例将会更大。
3.2 ziplist示意图
ziplist是一块连续的内存地址，他们之间无需持有prev和next指针，能通过地址顺序寻址访问。
3.3 quicklist示意图
quicklist是由多个ziplist组成的双向链表。
四、hash（字典）
1、hash(字典)相关介绍
1.1 hash(字典)的内部结构
Redis的hash(字典)相当于Java语言中的HashMap，它是根据散列值分布的无序字典，内部的元素是通过键值对的方式存储。
hash(字典)的实现与Java中的HashMap（JDK1.7）的结构也是一致的，它的数据结构也是数组+链表组成的二维结构，节点元素散列在数组上，如果发生hash碰撞则使用链表串联在数组节点上。
1.2 hash(字典)扩容
Redis中的hash(字典)存储的value只能是字符串值，此外扩容与Java中的HashMap也不同。Java中的HashMap在扩容的时候是一次性完成的，而Redis考虑到其核心存取是单线程的性能问题，为了追求高性能，因而采取了渐进式rehash策略。
渐进式rehash指的是并非一次性完成，它是多次完成的，因此需要保理旧的hash结构，所以Redis中的hash(字典)会存在新旧两个hash结构，在rehash结束后也就是旧hash的值全部搬迁到新hash之后，新的hash在功能上才会完全替代以前的hash。
1.3 hash(字典)的相关使用场景
hash(字典)可以用来存储对象的相关信息，一个hash(字典)代表一个对象，hash的一个key代表对象的一个属性，key的值代表属性的值。hash(字典)结构相比字符串来说，它无需将整个对象进行序列化后进行存储。这样在获取的时候可以进行部分获取。所以相比之下hash(字典)具有如下的优缺点：
-
读取可以部分读取，节省网络流量
-
存储消耗的高于单个字符串的存储
2 hash(字典)相关指令
2.1 hash(字典)常用指令
hset -> hash(字典)插入值，字典不存在则创建 key代表字典名称，field 相当于 key，value是key的值
hset key field value
hmset -> 批量设值
hmset key field value [field value …]
示例：
17.0.0.1:6379> hset book java "Thinking in Java" # 字符串包含空格需要""包裹
2(integer) 1
3127.0.0.1:6379> hset book python "Python code"
4(integer) 1
5127.0.0.1:6379> hset book c "The best of c"
6(integer) 1
7127.0.0.1:6379> hmset book go "concurrency in go" mysql "high-performance MySQL" # 批量设值
8OK
hget -> 获取字典中的指定key的value
hget key field
hgetall -> 获取字典中所有的key和value，换行输出
hgetall key
示例：
1127.0.0.1:6379> hget book java
2"Thinking in Java"
3127.0.0.1:6379> hgetall book
41) "java"
52) "Thinking in Java"
63) "python"
74) "Python code"
85) "c"
96) "The best of c"
hlen -> 获取指定字典的key的个数
hlen key
举例：
1127.0.0.1:6379> hlen book
2(integer) 5
2.2 hash(字典)使用小技巧
在string(字符串)中可以使用incr和incrby对value是整数的字符串进行自加操作，在hash(字典)结构中如果单个子key是整数也可以进行自加操作。
hincrby -> 增对hash(字典)中的某个key的整数value进行自加操作
hincrby key field increment
1127.0.0.1:6379> hset liziba money 10
2(integer) 1
3127.0.0.1:6379> hincrby liziba money -1
4(integer) 9
5127.0.0.1:6379> hget liziba money
6"9"
注意如果不是整数会报错。
1127.0.0.1:6379> hset liziba money 10.1
2(integer) 1
3127.0.0.1:6379> hincrby liziba money 1
4(error) ERR hash value is not an integer
五、set（集合）
1、set(集合)相关介绍
1.1 set(集合)的内部结构
Redis的set(集合)相当于Java语言里的HashSet，它内部的键值对是无序的、唯一的。它的内部实现了一个所有value为null的特殊字典。
集合中的最后一个元素被移除之后，数据结构被自动删除，内存被回收。
1.2 set(集合)的使用场景
set(集合)由于其特殊去重复的功能，我们可以用来存储活动中中奖的用户的ID，这样可以保证一个用户不会中奖两次。
2、set(集合)相关指令
sadd -> 添加集合成员，key值集合名称，member值集合元素，元素不能重复
sadd key member [member …]
1127.0.0.1:6379> sadd name zhangsan
2(integer) 1
3127.0.0.1:6379> sadd name zhangsan # 不能重复，重复返回0
4(integer) 0
5127.0.0.1:6379> sadd name lisi wangwu liumazi # 支持一次添加多个元素
6(integer) 3
smembers -> 查看集合中所有的元素，注意是无序的
smembers key
1127.0.0.1:6379> smembers name # 无序输出集合中所有的元素
21) "lisi"
32) "wangwu"
43) "liumazi"
54) "zhangsan"
sismember -> 查询集合中是否包含某个元素
sismember key member
1127.0.0.1:6379> sismember name lisi # 包含返回1
2(integer) 1
3127.0.0.1:6379> sismember name tianqi # 不包含返回0
4(integer) 0
scard -> 获取集合的长度
scard key
1127.0.0.1:6379> scard name
2(integer) 4
spop -> 弹出元素，count指弹出元素的个数
spop key [count]
1127.0.0.1:6379> spop name # 默认弹出一个
2"wangwu"
3127.0.0.1:6379> spop name 3
41) "lisi"
52) "zhangsan"
63) "liumazi"
六、zset（有序集合）
1、zset(有序集合)相关介绍
1.1 zset(有序集合)的内部结构
zset(有序集合)是Redis中最常问的数据结构。它类似于Java语言中的SortedSet和HashMap的结合体，它一方面通过set来保证内部value值的唯一性，另一方面通过value的score（权重）来进行排序。这个排序的功能是通过Skip List（跳跃列表）来实现的。
zset(有序集合)的最后一个元素value被移除后，数据结构被自动删除，内存被回收。
1.2 zset(有序集合)的相关使用场景
利用zset的去重和有序的效果可以由很多使用场景，举两个例子：
-
存储粉丝列表，value是粉丝的ID，score是关注时间戳，这样可以对粉丝关注进行排序
-
存储学生成绩，value使学生的ID，score是学生的成绩，这样可以对学生的成绩排名
2、zset(有序集合)相关指令
1、zadd -> 向集合中添加元素，集合不存在则新建，key代表zset集合名称，score代表元素的权重，member代表元素
zadd key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member …]
1127.0.0.1:6379> zadd name 10 zhangsan
2(integer) 1
3127.0.0.1:6379> zadd name 10.1 lisi
4(integer) 1
5127.0.0.1:6379> zadd name 9.9 wangwu
6(integer) 1
2、zrange -> 按照score权重从小到大排序输出集合中的元素，权重相同则按照value的字典顺序排序([lexicographical order])
超出范围的下标并不会引起错误。 比如说，当 start 的值比有序集的最大下标还要大，或是 start > stop 时， zrange 命令只是简单地返回一个空列表。 另一方面，假如 stop 参数的值比有序集的最大下标还要大，那么 Redis 将 stop 当作最大下标来处理。
可以通过使用 WITHSCORES 选项，来让成员和它的 score 值一并返回，返回列表以 value1,score1, …, valueN,scoreN 的格式表示。 客户端库可能会返回一些更复杂的数据类型，比如数组、元组等。
zrange key start stop [WITHSCORES]
1127.0.0.1:6379> zrange name 0 -1 # 获取所有元素，按照score的升序输出
21) "wangwu"
32) "zhangsan"
43) "lisi"
5127.0.0.1:6379> zrange name 0 1 # 获取第一个和第二个slot的元素
61) "wangwu"
72) "zhangsan"
8127.0.0.1:6379> zadd name 10 tianqi # 在上面的基础上添加score为10的元素
9(integer) 1
10127.0.0.1:6379> zrange name 0 2 # key相等则按照value字典排序输出
111) "wangwu"
122) "tianqi"
133) "zhangsan"
14127.0.0.1:6379> zrange name 0 -1 WITHSCORES # WITHSCORES 输出权重
151) "wangwu"
162) "9.9000000000000004"
173) "tianqi"
184) "10"
195) "zhangsan"
206) "10"
217) "lisi"
228) "10.1"
3、zrevrange -> 按照score权重从大到小输出集合中的元素，权重相同则按照value的字典逆序排序
其中成员的位置按 score 值递减(从大到小)来排列。 具有相同 score 值的成员按字典序的逆序(reverse lexicographical order)排列。 除了成员按 score 值递减的次序排列这一点外， ZREVRANGE 命令的其他方面和 ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 命令一样
zrevrange key start stop [WITHSCORES]
1127.0.0.1:6379> zrevrange name 0 -1 WITHSCORES
21) "lisi"
32) "10.1"
43) "zhangsan"
54) "10"
65) "tianqi"
76) "10"
87) "wangwu"
98) "9.9000000000000004"
4、zcard -> 当 key 存在且是有序集类型时，返回有序集的基数。 当 key 不存在时，返回 0
zcard key
1127.0.0.1:6379> zcard name
2(integer) 4
5、zscore -> 返回有序集 key 中，成员 member 的 score 值，如果 member 元素不是有序集 key 的成员，或 key 不存在，返回 nil
zscore key member z
1127.0.0.1:6379> zscore name zhangsan
2"10"
3127.0.0.1:6379> zscore name liziba
4(nil)
6、zrank -> 返回有序集 key 中成员 member 的排名。其中有序集成员按 score 值递增(从小到大)顺序排列。
排名以 0 为底，也就是说，score 值最小的成员排名为 0
zrank key member
1127.0.0.1:6379> zrange name 0 -1
21) "wangwu"
32) "tianqi"
43) "zhangsan"
54) "lisi"
6127.0.0.1:6379> zrank name wangwu
7(integer) 0
7、zrangebyscore -> 返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
min 和 max 可以是 -inf 和 +inf ，这样一来，你就可以在不知道有序集的最低和最高 score 值的情况下，使用 [ZRANGEBYSCORE]这类命令。
默认情况下，区间的取值使用闭区间，你也可以通过给参数前增加 ( 符号来使用可选的[开区间]小于或大于)
zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
1127.0.0.1:6379> zrange name 0 -1 WITHSCORES # 输出全部元素
21) "wangwu"
32) "9.9000000000000004"
43) "tianqi"
54) "10"
65) "zhangsan"
76) "10"
87) "lisi"
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