Redis的数据结构与应用场景
一、Redis简介
Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、遵守 BSD 协议、支持网络、可基于内存、分布式、可选持久性的键值对(Key-Value)存储数据库，并提供多种语言的 API。
Redis 通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是字符串(String)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(set)和有序集合(sorted set)等类型。
二、字符串（String）
1，常用指令
#常用操作 SET key value //存入字符串键值对 MSET key value [key value ...] //批量存储字符串键值对 SETNX key value //当且仅当key不存在,存入value返回1;若key已存在，则不做操作返回0。 GET key //获取一个key对应的value MGET key [key ...] //批量获取字符串键值 DEL key [key ...] //删除键 #原子加减操作 INCR key //将key中存储的数字值(value为string报错)加1 DECR key //将key中存储的数字值(value为string报错)减1 INCRBY key n //将key中存储的数字值加n DECRBY key n //将key中存储的数字值减n
2，应用场景
a）单值缓存
- SET key value
- GET key
b）对象缓存
- SET user:1 value(json格式数据)
- MSET user:1:name zs user:1:age 18 user:2:name ls user:2:age 20
采用String类型的对象缓存有两种方式：1.直接缓存整个对象的json；2.采用将key进行分离为user:ID:属性，采用MSET存储，用MGET获取各属性值。
c）分布式锁
- set product:10001 true ex 10 nx
SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds ：设置失效时间，单位秒
PX milliseconds：设置失效时间，单位毫秒
NX : key不存在时设置value，成功返回OK，失败返回nil
XX : key存在时设置value，成功返回OK，失败返回nil
设置key为product:ID过期时间为10s，如果当前key已经存在就会直接返回nil。
d）计数器
- INCR aritcle:readcount:{文章id}
- GET aritcle:readcount:{文章id}
e）分布式系统全局序列号
- INCRBY orderId 10
三、哈希（Hash）
1，常用命令
#hash常用操作 HSET key field value //存储一个哈希表key的键值 HSETNX key field value //存储一个不存在的哈希表key的键值 HMSET key field value [field value...] //在一个哈希表key中存储多个键值对 HGET key field //获取哈希表key对应的field键值 HMGET key field [field ...] //批量获取哈希表key中多个field键值 HDEL key field [field ...] //删除哈希表key中的field键值 HLEN key //返回哈希表key中field的数量 HGETALL key //返回哈希表key中所有的键值 HINCRBY key field n //为哈希表key中field键的值加上增量n
2，应用场景
a）对象存储
- HMSET user 1:name zs 1:age 20
- HMGET user 1:name 1:age
当需要存储的对象不大时，可以采用固定的key，对应的field为ID:属性，采用HMSET的方式，这样就能将所有的对象存储在同一个key中；
当需要存储的对象比较大时，可以将key进行动态分离开，例如：设置key为user:序号，序号为0~1000，每个存储对象根据id%序号，确定当前对象分配到哪个key中。
b）购物车
定义：用户id为key，商品id为field，商品数量为value
- 添加商品：hset cart:1001 1100 1
- 添加数量：hincrby cat:1001 1100 1
- 商品总数：hlen cart:1001
- 删除商品：hdel cart:1001 1100
- 获取购物车所有商品：hgetall cart:1001
3，hash结构优缺点
a）优点
- 同类数据归类整合储存，方便数据管理
- 相比String操作消耗内存与cpu更小
- 相比String存储更省空间(hash的存储结构存在ziplist)
b）缺点
- 过期功能不能使用在field上，只能用在key上
- Redis集群架构下不适合大规模使用(容易造成数据倾斜)
四、列表（list）
1，常用命令
#List常用操作 LPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)，最后的值在最前面 RPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边) LPOP key //移除并返回key列表的头元素 RPOP key //移除并返回key列表的尾元素 LRANGE key start stop //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定，从0开始 BLPOP key [key ...] timeout //从key列表表头弹出一个元素，没有就阻塞timeout秒，如果timeout=0则一直阻塞 BRPOP key [key ...] timeout //从key列表表尾弹出一个元素，没有就阻塞timeout秒，如果timeout=0则一直阻塞
2，应用场景
a）常用数据结构
- stack(栈) = LPUSH + LPOP -> FIFO
- queue(队列) = LPUSH + RPOP
- Blocking MQ(阻塞队列) = LPUSH + BRPOP
b）微博消息和微信公众号消息
用户A关注了公众号B和公众号C
- B发微博，消息ID为1001。LPUSH msg:AID 1001
- C发微博，消息ID为1002。LPUSH msg:AID 1002
- A查看微博前五条。LRANGE msg:AID 0 4
五、集合(Set)
1，常用命令
#Set常用操作 SADD key member [member ...] //往集合key中存入元素，元素存在则忽略，若key不存在则新建 SREM key member [member ...] //从集合key中删除元素 SMEMBERS key //获取集合key中所有元素 SCARD key //获取集合key中的元素个数 SISMEMBER key member //判断member元素是否存在于集合key中 SRANDMEMBER key [count] //从集合key中随机选出count个元素，元素不从key中删除 SPOP key [count] //从集合key中随机选出count个元素，元素从key中删除 #Set运算操作 SINTER key [key ...] //交集运算 SINTERSTORE destination key [key ...] //将交集结果存入新集合destination中 SUNION key [key ...] //并集运算 SUNIONSTORE destination key [key ...] //将并集结果存入新集合destination中 SDIFF key [key ...] //差集运算 SDIFFSTORE destination key [key ...] //将差集结果存入新集合destination中
2，应用场景
a）微信微博点赞，收藏，标签
- 点赞。SADD like:{消息ID} {用户ID}
- 取消点赞。SREM like:{消息ID} {用户ID}
- 检查用户是否点赞。SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}
- 获取点赞的用户列表。SMEMBERS like:{消息ID}
- 获取点赞用户数。SCARD like:{消息ID}
b）微博微信关注模型
- A关注的人：aSet -> {b,c,d}
- B关注的人：bSet -> {a,c,d,e}
- C关注的人：cSet -> {a,b,d,e,f}
- A和B共同关注的人：SINTER aSet bSet ->{c,d}
- A关注的人也关注C：A可能认识的人：SDIFF bSet aSet -> {a,e}
- SISMEMBER cSet b
- SISMEMBER cSet d
六、有序集合(sorted set)
1，常用命令
#ZSet常用操作 ZADD key score member [[score member]...] //往有序集合key中加入带分值元素 ZREM key member [member...] //往有序集合key中删除元素 ZSCORE key member //返回有序集合key中元素member的分值 ZINCREBY key increment member //为有序集合key中元素member的分值加上increment ZCARD key //返回有序集合key中元素个数 ZRANGE key start stop [WITHSCORES] //正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素 ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] //倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素 #ZSet运算操作 ZUNIONSTORE destkey numberkeys key [key...] //并集计算(相同元素分值相加)，numberkeys一共多少个key，WEIGHTS每个key对应的分值乘积 ZINTERSTORE destkey numberkeys key [key...] //交集计算(相同元素分值相加)，numberkeys一共多少个key，WEIGHTS每个key对应的分值乘积
2，应用场景
a)微博热搜榜
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