Redis的5中数据类型总结

这篇文章总结Redis的五种常用数据类型：string（字符串）、hash（哈希）、list（列表）、set（集合）、zset（有序集合）

String（字符串）

string是redis最基本的类型，键值对类型，一个key对应value，最大能够容纳512MB

常用的命令：set、get、decr、incr、mget、mset

string的底层实现：string会采用SDS动态字符串进行存储，包含多种编码，包括raw、embstr、int。

①如果value为数字且长度小于20时，会采用int整形存储   

②数据值为数字且长度大于20时，或者数据值为字符串且长度小于等于44时，采用embstr编码

               

③当字符串长度大于44时，将会使用raw编码

SDS详解：①SDS是基于c的结构体实现，包含了3个重要属性，int len、int free、char buf[]。len会记录当前字符串长度，free记录字符数组buf未使用的字节数，buf数组保存字符串的每一个字符。

②SDS的预分配策略：当最小需要分配的长度newlen小于1KB时，扩容为newlen + newlen（即最小需要长度的2倍）；当最小需要分配的长度newlen大于1MB时，预分配长度 = newlen + 1MB

SDS的优势：

①SDS的预分配策略避免字符串的修改而频繁的进行扩容操作，减少内存重分配次数

②惰性空间释放：优化SDS的缩容操作，当要缩短SDS保存的字符串时，程序不会立刻进行内存重分配回收内存，而是通过free属性记录缩容后释放的字节数量，以便后续使用

③避免缓冲区溢出：c不会记录字符串长度，相邻字符就容易产生缓冲溢出。SDS在添加时会检查长度是否足够，不足再进行扩容操作

④c语言中不会记录字符串的长度，因此获取字符串长度时需要进行遍历操作。而SDS通过len记录当前字符串长度，可以通过O（1）的时间复杂度获取字符串长度

Hash(哈希)

Hash非常适用存储对象类型的信息，hash支持对特定的某一项进行修改操作，Hash可以看作key-map的数据结构，map中包含多个键值对，可以支持对其中某个键值对的修改操作。如果采用string类型存放对象并要进行修改时，就需要先序列化这个对象，再将某个值修改后重新放入redis，会增大开销。

常用指令：

127.0.0.1:6379> hset myhash name ren age 18 sex 1 //创建一个hash元素，key为myhash
(integer) 3
127.0.0.1:6379> hget myhash name        //获取hash中的某个field属性
"ren"
127.0.0.1:6379> hmget myhash name age sex //获取hash中多个field属性
1) "ren"
2) "18"
3) "1"
127.0.0.1:6379> hdel myhash sex  //删除某个field属性
(integer) 1  
127.0.0.1:6379> hget myhash sex  
(nil)
127.0.0.1:6379> hlen myhash     //获取field的个数
(integer) 2
127.0.0.1:6379> hsetnx myhash name 1   //hsetnx实现若该field存在则创建失败，不存在就创建
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hsetnx myhash grade 196 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hgetall myhash    //获取hash中field中的所有key以及value
1) "name"
2) "ren"
3) "age"
4) "18"
5) "grade"
6) "196"
127.0.0.1:6379> hkeys myhash   //获取hash中field的所有key
1) "name"
2) "age"
3) "grade"
127.0.0.1:6379> hvals myhash   //获取hash中field中的所有value
1) "ren"
2) "18"
3) "196"
127.0.0.1:6379> hincrby myhash age 6  //将hash中的某个field的value增加6
(integer) 24
127.0.0.1:6379>

Hash使用的数据结构介绍：

Hash的实现包含两种数据结构：zipList和hashtable

（1）hashtable

hashtable即hash表，采用和hashMap一样的rehash（渐进式hash）进行重新的散列排布，涉及两个对象h[0]和h[1]，元素最初再h[0]中，进行扩容或者缩容时会将h[0]中的元素迁移至h[1]中，扩容大小时h[0].used的两倍大的第一个2的幂，缩容为h[0].used的第一个大于等于2的整数幂。在rehash的过程中，会重新计算每个元素到新数组的下标，数据迁移完成后h[0]会被释放掉，h[1]成为新的h[1]。

每次进行更新、删除、查询操作时都会在h[0]和h[1]中进行，插入操作只会在h[1]中进行，因此h[0]的元素只减少不增，当h[0]没有元素是时，h[0]就会被释放掉

（2）zipList

zipList为压缩链表，本意不是指空间压缩，而是指一段连续的内存空间，可以充分利用内存空间，减少碎片化，它是经过特殊编码的双向链表，可提高存储内存，可以存储整数和字符串，提高时间复杂度为O（1）的push和pop操作。

使用场景：可用于保存对象类型的信息，可以基于hash实现购物车操作

List类型

list即列表类型，采用zipList和LinkedList两种数据结构，zipList之前已经介绍过，LinkedList为双向链表，每个节点都是一个zipList，支持Lpop，Lpush，Rpop，Rpush的相关操作，这些操作的时间复杂度都为O（1），但如果是查找某个元素，时间复杂度即为O（n）。可以基于list实现简单的队列

127.0.0.1:6379> rpush list 0   //右侧插入元素0
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush list 1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush list 2 3 4 5   //右侧插入多个元素
(integer) 6
127.0.0.1:6379> lrange list 0 10     //获取某个索引区间的元素
1) "0"
2) "1"
3) "2"
4) "3"
5) "4"
6) "5"
127.0.0.1:6379> lset list 0 hello    //给list的某个索引位重新赋值
OK
127.0.0.1:6379> lrange list 0 10 
1) "hello"
2) "1"
3) "2"
4) "3"
5) "4"
6) "5"
127.0.0.1:6379> llen                 
(error) ERR wrong number of arguments for 'llen' command
127.0.0.1:6379> llen list            //获取list的长度
(integer) 6
127.0.0.1:6379> lpop list            //删除左侧首元素
"hello"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 10
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
127.0.0.1:6379>

Set类型

set集合实现元素的去重操作，元素无序排列，也可以实现两个集合并、差、交集的操作。

涉及的命令：

127.0.0.1:6379> sadd set1 hello world age name so lala  //向set1中加入多个元素
(integer) 6
127.0.0.1:6379> smembers set1        //获取set1中的所有元素
1) "name"
2) "hello"
3) "world"
4) "age"
5) "so"
6) "lala" 
127.0.0.1:6379> srem set1 name       //移除set中的某个元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers set1
1) "world"
2) "age"
3) "hello"
4) "so"
5) "lala"
127.0.0.1:6379> spop set1 1          //随机删除set中指定个数的元素
1) "age"
127.0.0.1:6379> srandmember set1 2   //随机获取set中指定个数的元素
1) "lala"
2) "so"
127.0.0.1:6379> sadd set2 hello lala pop push ola   
(integer) 5
127.0.0.1:6379> sinter set1 set2    //多个set的交集
1) "hello"
2) "lala"
127.0.0.1:6379> sunio set1 set2
(error) ERR unknown command `sunio`, with args beginning with: `set1`, `set2`,
127.0.0.1:6379> sunion set1 set2    //多个set的并集
1) "hello"
2) "so"
3) "pop"
4) "lala"
5) "ola"
6) "push"
7) "world"
127.0.0.1:6379> sdiff set1 set2    //多个set的差集
1) "so"
2) "world"
127.0.0.1:6379> smove set1 age set2  
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smove set1 so set2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers set1
1) "hello"
2) "so"
3) "lala"
4) "world"
127.0.0.1:6379> smove set1 set2 so   //将第一个set中的元素移动到另一个set集合
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers set2
1) "hello"
2) "so"
3) "lala"
4) "pop"
5) "ola"
6) "push"
127.0.0.1:6379>

底层数据结构：

set底层实现包含hashtable和intset两种数据结构，inset叫做整形集合，存放整数型的元素

使用场景：可以实现共同好友，好友推荐、随机抽奖、去重

Zset类型：

和set一样可以实现元素去重，但多了一个属性score，可以基于score实现排序操作。

相关指令：

127.0.0.1:6379> zadd myset 0 hello 1 sex 2 name 3 age  //向某个zset添加元素
(integer) 3 
127.0.0.1:6379> zrange myset 0 1        //获取某个区间范围的元素，升序排列
1) "hello"
2) "sex"
127.0.0.1:6379> zrank myset hello       //获取zset中某个元素的排序位置
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrangebyscore myset -inf +inf   //根据score查询某个区间的元素
1) "hello"
2) "sex"
3) "world"
4) "name"
5) "soso"
6) "age"
7) "lala"

涉及数据结构：

包含两种数据结构zipList和skipList（跳跃表）

同时满足以下条件使用zipList：

①元素数量小于128

②元素长度都小于64字节

应用场景：排行榜、热帖