redis 数据结构+对应命令

2018-02-03 by wangchen1999

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。

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。
};


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 + 1

其中buf的大小为:


len + free + 1

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:



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) 0
192.168.2.129:6379> setnx name1 wangwu
(integer) 1
192.168.2.129:6379> 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



192.168.2.129:6379> mget name name1
1) "zhangsan"
2) "wangwu"
192.168.2.129:6379> mget name name1 name2
1) "zhangsan"
2) "wangwu"
3) (nil)
192.168.2.129:6379>


(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



192.168.2.129:6379> get age
"20"
192.168.2.129:6379> incr age
(integer) 21
192.168.2.129:6379> set age1 "20"
OK
192.168.2.129:6379> get age1
"20"
192.168.2.129:6379> incr age1
(integer) 21
192.168.2.129:6379> incrby age 3
(integer) 24


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。

192.168.2.129:6379> 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


192.168.2.129:6379> decr age
(integer) 23
192.168.2.129:6379> decrby age 3
(integer) 20
192.168.2.129:6379>

(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。



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



192.168.2.129:6379> hset myhash name zhangsan
(integer) 1
192.168.2.129:6379> hset myhash age 20
(integer) 1
192.168.2.129:6379> hget myhash name
"zhangsan"
192.168.2.129:6379> hget myhash age
"20"
192.168.2.129:6379>


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


192.168.2.129:6379> hgetall myhash
1) "name"
2) "zhangsan"
3) "age"
4) "20"
192.168.2.129:6379>


(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value


hmget
批量获取key对应的HashMap中的field的value


hincrby
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field


hkeys
返回key对应的HashMap中所有的field


hvals
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。



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。



192.168.2.129:6379> lpush newlist news1 news2 news3
(integer) 3
192.168.2.129:6379> lrange newlist 0 -1
1) "news3"
2) "news2"
3) "news1"
192.168.2.129:6379> lpop newlist
"news3"
192.168.2.129:6379> lrange newlist 0 -1
1) "news2"
2) "news1"
192.168.2.129:6379>


从上面的操作可以看出,lpush、lpop从表头操作。



(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。



192.168.2.129:6379> rpush newlist2 news1 news2 news3
(integer) 3
192.168.2.129:6379> lrange newlist2 0 -1
1) "news1"
2) "news2"
3) "news3"
192.168.2.129:6379> rpop newlist2
"news3"
192.168.2.129:6379>


从上面的操作可以看出,rpush、rpop从表尾操作。



(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
extends AbstractSet
implements Set, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;private transient HashMap 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 HashMap 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 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。


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。


192.168.2.129:6379> sadd myset news1 news2 news3
(integer) 3
192.168.2.129:6379> smembers myset
1) "news3"
2) "news2"
3) "news1"
192.168.2.129:6379> spop myset
"news3"
192.168.2.129:6379>


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



192.168.2.129:6379> smembers myset
1) "news3"
2) "news2"
3) "news1"
192.168.2.129:6379> sadd myset2 news3 news4 news5
(integer) 3
192.168.2.129:6379> smembers myset2
1) "news4"
2) "news3"
3) "news5"
192.168.2.129:6379> sdiff myset myset2
1) "news1"
2) "news2"
192.168.2.129:6379>


(5)suion——求给定key对应的set并集



192.168.2.129:6379> sunion myset myset2
1) "news3"
2) "news1"
3) "news2"
4) "news4"
5) "news5"
192.168.2.129:6379>


(6)sinter——求给定key对应的set交集


192.168.2.129:6379> sinter myset myset2
1) "news3"
192.168.2.129:6379>

(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



192.168.2.129:6379> zadd myzset 1 "one" 2 "two" 3 "three"
(integer) 3
192.168.2.129:6379> zrange myzset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
192.168.2.129:6379> zrange myzset 0 -1 withscores
1) "one"
2) "1"
3) "two"
4) "2"
5) "three"
6) "3"
192.168.2.129:6379>


(3)zrem——删除key对应的zset中的一个元素



192.168.2.129:6379> zrem myzset one
(integer) 1
192.168.2.129:6379> zrange myzset 0 -1 withscores
1) "two"
2) "2"
3) "three"
4) "3"
192.168.2.129:6379>


(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0




zrevrank


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



Redis常用命令
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/configget/flushdb/flushall

第七城市

栏目导航(关闭)