Redis簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及適用場景記錄

1、五種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Redis 所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是以唯一的 key 字符串作為名稱，然后通過這個唯一 key 值來獲取相應(yīng)的 value 數(shù)據(jù)。不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異就在于 value 的結(jié)構(gòu)不一樣。
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①String 字符串
常見的用途就是緩存用戶信息，我們將用戶信息結(jié)構(gòu)體使用 JSON 序列化成字符串，然后將序列化后的字符串塞進(jìn) Redis 來緩存。同樣，取用戶信息會經(jīng)過一次反序列化的過程。
Redis 的字符串是動態(tài)字符串，是可以修改的字符串，內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上類似于 Java 的ArrayList，采用預(yù)分配冗余空間的方式來減少內(nèi)存的頻繁分配。
內(nèi)部為當(dāng)前字符串實(shí)際分配的空間 capacity 一般要高于實(shí)際字符串長度 len。當(dāng)字符串長度小于 1M 時， 擴(kuò)容都是加倍現(xiàn)有的空間，如果超過 1M，擴(kuò)容時一次只會多擴(kuò) 1M 的空間。需要注意的是字符串最大長度為 512M。
命令舉例(set key value,get key)
簡單設(shè)置，刪除，計(jì)數(shù)

set name hello
OK
get name
"hello"
exists name
(integer) 1
del name
(integer) 1
get name
(nil)

合并操作

set name hello
OK
get name
"hello"
set name1 world
OK
set name2 !
OK
mget name name1 name2

1. "hello"
2. "world"
3. "!"

批量更新

mset name boy name1 girl name2 unknown
OK
mget name name1 name2

1. "boy"
2. "girl"
3. "unknown"

過期和 set 命令擴(kuò)展

get name
"hello"
expire name 2
(integer) 1
get name
(nil)

setex等效于set +expire

setex name 5 wahah
OK
get name
"wahah"
get name
(nil)

計(jì)數(shù)

set age 30
OK
incr age
(integer) 31
incrby age 10
(integer) 41
incrby age -10
(integer) 31
如果一個字符串已經(jīng)設(shè)置了過期時間，然后你調(diào)用了
set 方法修改了它，它的過期時間會消失。

②List (列表)
Redis 的列表相當(dāng)于 Java 語言里面的 LinkedList，注意它是鏈表而不是數(shù)組。這意味著
list 的插入和刪除操作非?？?，時間復(fù)雜度為 O(1)，但是索引定位很慢，時間復(fù)雜度為O(n)，這點(diǎn)讓人非常意外。
當(dāng)列表彈出了最后一個元素之后，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動被刪除，內(nèi)存被回收。
Redis 的列表結(jié)構(gòu)常用來做異步隊(duì)列使用。將需要延后處理的任務(wù)結(jié)構(gòu)體序列化成字符串塞進(jìn) Redis 的列表，另一個線程從這個列表中輪詢數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

key = books value=python java golang

lindex 相當(dāng)于 Java 鏈表的get(int index)方法，它需要對鏈表進(jìn)行遍歷，性能隨著參數(shù)
index 增大而變差。
ltrim 和字面上的含義不太一樣，個人覺得它叫 lretain(保留) 更合適一些，因?yàn)?ltrim 跟的兩個參數(shù)start_index 和end_index 定義了一個區(qū)間，在這個區(qū)間內(nèi)的值，
ltrim 要保留，區(qū)間之外統(tǒng)統(tǒng)砍掉。

rpush books python java golang
(integer) 3
lindex books 1
"java"
lindex books 0
"python"
ltrim books 0 1
OK
lindex books 0
"python"
lindex books 1
"java"
lindex books 2
(nil)
lrange books 0 -1 # 獲取所有元素，O(n) 慎用 1)
"python"

③hash (字典)
Redis 的字典相當(dāng)于 Java 語言里面的 HashMap，它是無序字典。內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上同
Java 的 HashMap 也是一致的，同樣的數(shù)組 + 鏈表二維結(jié)構(gòu)。第一維 hash 的數(shù)組位置碰撞時，就會將碰撞的元素使用鏈表串接起來。
不同的是，Redis 的字典的值只能是字符串，另外它們 rehash 的方式不一樣，因?yàn)?br> Java 的 HashMap 在字典很大時，rehash 是個耗時的操作，需要一次性全部 rehash。Redis
為了高性能，不能堵塞服務(wù)，所以采用了漸進(jìn)式 rehash 策略。
漸進(jìn)式 rehash 會在 rehash 的同時，保留新舊兩個 hash 結(jié)構(gòu)，查詢時會同時查詢兩個
hash 結(jié)構(gòu)，然后在后續(xù)的定時任務(wù)中以及 hash 的子指令中，循序漸進(jìn)地將舊 hash 的內(nèi)容一點(diǎn)點(diǎn)遷移到新的 hash 結(jié)構(gòu)中。
當(dāng) hash 移除了最后一個元素之后，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動被刪除，內(nèi)存被回收。
hash 結(jié)構(gòu)也可以用來存儲用戶信息，不同于字符串一次性需要全部序列化整個對象，
hash 可以對用戶結(jié)構(gòu)中的每個字段單獨(dú)存儲。這樣當(dāng)我們需要獲取用戶信息時可以進(jìn)行部分獲取。而以整個字符串的形式去保存用戶信息的話就只能一次性全部讀取，這樣就會比較浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)流量。
hash 也有缺點(diǎn)，hash 結(jié)構(gòu)的存儲消耗要高于單個字符串，到底該使用 hash 還是字符串，需要根據(jù)實(shí)際情況再三權(quán)衡。

hset bookss golang "concurrency in go"
(integer) 1
hset bookss java "think in java"
(integer) 1
hset bookss python "python cookbook"
(integer) 1
hgetall bookss

1. "golang"
2. "concurrency in go"
3. "java"
4. "think in java"
5. "python"
6. "python cookbook"

hlen books (integer) 3
hget books java "think in java"
hset books golang "learning go programming" # 因?yàn)槭歉虏僮?，所以返?0 (integer) 0
hget books golang "learning go programming"
hmset books java "effective java" python "learning python" golang "modern golang programming" # 批量 set
OK

④set (集合)
Redis 的集合相當(dāng)于 Java 語言里面的 HashSet，它內(nèi)部的鍵值對是無序的唯一的。它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于一個特殊的字典，字典中所有的 value 都是一個值NULL。
當(dāng)集合中最后一個元素移除之后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動刪除，內(nèi)存被回收。 set 結(jié)構(gòu)可以用來存儲活動中獎的用戶 ID，因?yàn)橛腥ブ毓δ?，可以保證同一個用戶不會中獎兩次。

sadd books python
(integer) 1
sadd books python # 重復(fù)
(integer) 0
sadd books java golang
(integer) 2
smembers books # 注意順序，和插入的并不一致，因?yàn)?set 是無序的

1. "java"
2. "python"
3. "golang"

sismember books java # 查詢某個 value 是否存在，相當(dāng)于 contains(o)
(integer) 1
sismember books rust
(integer) 0
scard books # 獲取長度相當(dāng)于 count()
(integer) 3
spop books # 彈出一個
"java"

⑤zset (有序列表)
zset 可能是 Redis 提供的最為特色的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它也是在面試中面試官最愛問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它類似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的結(jié)合體，一方面它是一個 set，保證了內(nèi)部
value 的唯一性，另一方面它可以給每個 value 賦予一個 score，代表這個 value 的排序權(quán)重。它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)用的是一種叫著「跳躍列表」的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
zset 中最后一個 value 被移除后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動刪除，內(nèi)存被回收。 zset 可以用來存粉絲列表，value 值是粉絲的用戶 ID，score 是關(guān)注時間。我們可以對粉絲列表按關(guān)注時間進(jìn)行排序。
zset 還可以用來存儲學(xué)生的成績，value 值是學(xué)生的 ID，score 是他的考試成績。我們可以對成績按分?jǐn)?shù)進(jìn)行排序就可以得到他的名次。

zadd books 9.0 "think in java"
(integer) 1
zadd books 8.9 "java concurrency"
(integer) 1
zadd books 8.6 "java cookbook"
(integer) 1
zrange books 0 -1 # 按 score 排序列出，參數(shù)區(qū)間為排名范圍

1. "java cookbook"
2. "java concurrency"
3. "think in java"

zrevrange books 0 -1 # 按 score 逆序列出，參數(shù)區(qū)間為排名范圍

1. "think in java"
2. "java concurrency"
3. "java cookbook"

zcard books # 相 當(dāng) 于 count()
(integer) 3
zscore books "java concurrency" # 獲取指定 value 的 score
"8.9000000000000004" # 內(nèi)部 score 使用 double 類型進(jìn)行存儲，所以存在小數(shù)點(diǎn)精度問題
zrank books "java concurrency" # 排名
(integer) 1
zrangebyscore books 0 8.91 # 根據(jù)分值區(qū)間遍歷 zset

1. "java cookbook"
2. "java concurrency"

zrangebyscore books -inf 8.91 withscores # 根據(jù)分值區(qū)間 (-∞, 8.91] 遍歷 zset，同時返回分值。inf 代表 infinite，無窮大的意思。

1. "java cookbook"
2. "8.5999999999999996"
3. "java concurrency" 4) "8.9000000000000004"

zrem books "java concurrency" # 刪 除 value
(integer) 1
zrange books 0 -1

1. "java cookbook"
2. "think in java"

參考資料

--------------------Redis深度歷險：核心原理和應(yīng)用實(shí)踐