redis学习（五）——Set数据类型

一、概述

     在Redis中，我们可以将Set类型看作为没有排序的字符集合，和List类型一样，我们也可以在该类型的数据值上执行添加、删除或判断某一元素是否存在等操作。需要说明的是，这些操作的时间复杂度为O(1)，即常量时间内完成次操作。Set可包含的最大元素数量是4294967295。
     和List类型不同的是，Set集合中不允许出现重复的元素，这一点和C++标准库中的set容器是完全相同的。换句话说，如果多次添加相同元素，Set中将仅保留该元素的一份拷贝。和List类型相比，Set类型在功能上还存在着一个非常重要的特性，即在服务器端完成多个Sets之间的聚合计算操作，如unions、intersections和differences。由于这些操作均在服务端完成，因此效率极高，而且也节省了大量的网络IO开销。

二、相关命令

1、增加元素

命令原型：SADD key member [member ...]

时间复杂度：O(N)

命令描述：时间复杂度中的N表示操作的成员数量。如果在插入的过程用，参数中有的成员在Set中已经存在，该成员将被忽略，而其它成员仍将会被正常插入。如果执行该命令之前，该Key并不存在，该命令将会创建一个新的Set，此后再将参数中的成员陆续插入。如果该Key的Value不是Set类型，该命令将返回相关的错误信息。

返回值：本次操作实际插入的成员数量。

2、获得集合中元素个数

命令原型：SCARD key

时间复杂度：O(1)

命令描述：获取Set中成员的数量。

返回值：返回Set中成员的数量，如果该Key并不存在，返回0。

3、判断元素是否在集合中

命令原型：SISMEMBER key member

时间复杂度：O(1)

命令描述：判断参数中指定成员是否已经存在于与Key相关联的Set集合中。

返回值：1表示已经存在，0表示不存在，或该Key本身并不存在。

4、获得集合中的所有元素

命令原型：SMEMBERS key

时间复杂度：O(N) 

命令描述：时间复杂度中的N表示Set中已经存在的成员数量。获取与该Key关联的Set中所有的成员。

返回值：返回Set中所有的成员。

5、从集合中弹出一个元素

命令原型：SPOP key

时间复杂度：O(1) 

命令描述：随机的移除并返回Set中的某一成员。 由于Set中元素的布局不受外部控制，因此无法像List那样确定哪个元素位于Set的头部或者尾部。

返回值：返回移除的成员，如果该Key并不存在，则返回nil。 

6、删除元素

命令原型：SREM key member [member ...]

时间复杂度：O(N) 

命令描述：时间复杂度中的N表示被删除的成员数量。从与Key关联的Set中删除参数中指定的成员，不存在的参数成员将被忽略，如果该Key并不存在，将视为空Set处理。

返回值：从Set中实际移除的成员数量，如果没有则返回0。

7、随机获得集合中的元素

命令原型：SRANDMEMBER key [count]

时间复杂度：O(1) 

命令描述：和SPOP一样，随机的返回Set中的一个成员，不同的是该命令并不会删除返回的成员。还可以传递count参数来一次随机获得多个元素，根据count的正负不同，具体表现也不同。当count 为正数时，SRANDMEMBER 会随机从集合里获得count个不重复的元素。如果count的值大于集合中的元素个数，则SRANDMEMBER 会返回集合中的全部元素。当count为负数时，SRANDMEMBER 会随机从集合里获得|count|个的元素，这些元素有可能相同。

返回值：返回随机位置的成员，如果Key不存在则返回nil。

8、将元素从一个集合转到另一个集合 

命令原型：SMOVE source destination member

时间复杂度：O(1) 

命令描述：原子性的将参数中的成员从source键移入到destination键所关联的Set中。因此在某一时刻，该成员或者出现在source中，或者出现在destination中。如果该成员在source中并不存在，该命令将不会再执行任何操作并返回0，否则，该成员将从source移入到destination。如果此时该成员已经在destination中存在，那么该命令仅是将该成员从source中移出。如果和Key关联的Value不是Set，将返回相关的错误信息。

返回值：1表示正常移动，0表示source中并不包含参数成员。

9、集合间差集运算 

命令原型：SDIFF key [key ...]

时间复杂度：O(N) 

命令描述：时间复杂度中的N表示所有Sets中成员的总数量。返回参数中第一个Key所关联的Set和其后所有Keys所关联的Sets中成员的差异。如果Key不存在，则视为空Set。

返回值：差异结果成员的集合。

10、集合间差集运算并将结果存储

命令原型：SDIFFSTORE destination key [key ...] 

时间复杂度：O(N) 

命令描述：该命令和SDIFF命令在功能上完全相同，两者之间唯一的差别是SDIFF返回差异的结果成员，而该命令将差异成员存储在destination关联的Set中。如果destination键已经存在，该操作将覆盖它的成员。 

返回值：返回差异成员的数量。

11、集合间交集运算 

命令原型：SINTER key [key ...] 

时间复杂度：O(N*M) 

命令描述：时间复杂度中的N表示最小Set中元素的数量，M则表示参数中Sets的数量。该命令将返回参数中所有Keys关联的Sets中成员的交集。因此如果参数中任何一个Key关联的Set为空，或某一Key不存在，那么该命令的结果将为空集。

返回值：交集结果成员的集合。

12、集合间交集运算并将结果存储

命令原型：SINTERSTORE destination key [key ...] 

时间复杂度：O(N*M) 

命令描述：命令和SINTER命令在功能上完全相同，两者之间唯一的差别是SINTER返回交集的结果成员，而该命令将交集成员存储在destination关联的Set中。如果destination键已经存在，该操作将覆盖它的成员。

返回值：返回交集成员的数量。

13、集合间并集运算 

命令原型：SUNION key [key ...] 

时间复杂度：O(N) 

命令描述：时间复杂度中的N表示所有Sets中成员的总数量。该命令将返回参数中所有Keys关联的Sets中成员的并集。

返回值：并集结果成员的集合。

14、集合间并集运算并将结果存储

命令原型：SUNIONSTORE destination key [key ...] 

时间复杂度：O(N) 

命令描述：该命令和SUNION命令在功能上完全相同，两者之间唯一的差别是SUNION返回并集的结果成员，而该命令将并集成员存储在destination关联的Set中。如果destination键已经存在，该操作将覆盖它的成员。 

返回值：返回并集成员的数量。

三、命令示例

1. SADD/SMEMBERS/SCARD/SISMEMBER:
    #在Shell命令行下启动Redis的客户端程序。
    /> redis-cli
    #插入测试数据，由于该键myset之前并不存在，因此参数中的三个成员都被正常插入。
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset a b c
    (integer) 3
    #由于参数中的a在myset中已经存在，因此本次操作仅仅插入了d和e两个新成员。
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset a d e
    (integer) 2
    #判断a是否已经存在，返回值为1表示存在。
    redis 127.0.0.1:6379> sismember myset a
    (integer) 1
    #判断f是否已经存在，返回值为0表示不存在。
    redis 127.0.0.1:6379> sismember myset f
    (integer) 0
    #通过smembers命令查看插入的结果，从结果可以，输出的顺序和插入顺序无关。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers myset
    1) "c"
    2) "d"
    3) "a"
    4) "b"
    5) "e"
    #获取Set集合中元素的数量。
    redis 127.0.0.1:6379> scard myset
    (integer) 5

 2. SPOP/SREM/SRANDMEMBER/SMOVE:
    #删除该键，便于后面的测试。
    redis 127.0.0.1:6379> del myset
    (integer) 1
    #为后面的示例准备测试数据。
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset a b c d
    (integer) 4
    #查看Set中成员的位置。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers myset
    1) "c"
    2) "d"
    3) "a"
    4) "b"
    #从结果可以看出，该命令确实是随机的返回了某一成员。
    redis 127.0.0.1:6379> srandmember myset
    "c"
    #Set中尾部的成员b被移出并返回，事实上b并不是之前插入的第一个或最后一个成员。
    redis 127.0.0.1:6379> spop myset
    "b"
    #查看移出后Set的成员信息。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers myset
    1) "c"
    2) "d"
    3) "a"
    #从Set中移出a、d和f三个成员，其中f并不存在，因此只有a和d两个成员被移出，返回为2。
    redis 127.0.0.1:6379> srem myset a d f
    (integer) 2
    #查看移出后的输出结果。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers myset
    1) "c"
    #为后面的smove命令准备数据。
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset a b
    (integer) 2
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset2 c d
    (integer) 2
    #将a从myset移到myset2，从结果可以看出移动成功。
    redis 127.0.0.1:6379> smove myset myset2 a
    (integer) 1
    #再次将a从myset移到myset2，由于此时a已经不是myset的成员了，因此移动失败并返回0。
    redis 127.0.0.1:6379> smove myset myset2 a
    (integer) 0
    #分别查看myset和myset2的成员，确认移动是否真的成功。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers myset
    1) "b"
    redis 127.0.0.1:6379> smembers myset2
    1) "c"
    2) "d"
    3) "a"

 3. SDIFF/SDIFFSTORE/SINTER/SINTERSTORE:
    #为后面的命令准备测试数据。
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset a b c d
    (integer) 4
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset2 c
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> sadd myset3 a c e
    (integer) 3
    #myset和myset2相比，a、b和d三个成员是两者之间的差异成员。再用这个结果继续和myset3进行差异比较，b和d是myset3不存在的成员。
    redis 127.0.0.1:6379> sdiff myset myset2 myset3
    1) "d"
    2) "b"
    #将3个集合的差异成员存在在diffkey关联的Set中，并返回插入的成员数量。
    redis 127.0.0.1:6379> sdiffstore diffkey myset myset2 myset3
    (integer) 2
    #查看一下sdiffstore的操作结果。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers diffkey
    1) "d"
    2) "b"
    #从之前准备的数据就可以看出，这三个Set的成员交集只有c。
    redis 127.0.0.1:6379> sinter myset myset2 myset3
    1) "c"
    #将3个集合中的交集成员存储到与interkey关联的Set中，并返回交集成员的数量。
    redis 127.0.0.1:6379> sinterstore interkey myset myset2 myset3
    (integer) 1
    #查看一下sinterstore的操作结果。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers interkey
    1) "c"
    #获取3个集合中的成员的并集。    
    redis 127.0.0.1:6379> sunion myset myset2 myset3
    1) "b"
    2) "c"
    3) "d"
    4) "e"
    5) "a"
    #将3个集合中成员的并集存储到unionkey关联的set中，并返回并集成员的数量。
    redis 127.0.0.1:6379> sunionstore unionkey myset myset2 myset3
    (integer) 5
    #查看一下suiionstore的操作结果。
    redis 127.0.0.1:6379> smembers unionkey
    1) "b"
    2) "c"
    3) "d"
    4) "e"
    5) "a"

四、应用范围

     1. 可以使用Redis的Set数据类型跟踪一些唯一性数据，比如访问某一博客的唯一IP地址信息。对于此场景，我们仅需在每次访问该博客时将访问者的IP存入Redis中，Set数据类型会自动保证IP地址的唯一性。

     2. 充分利用Set类型的服务端聚合操作方便、高效的特性，可以用于维护数据对象之间的关联关系。比如所有购买某一电子设备的客户ID被存储在一个指定的Set中，而购买另外一种电子产品的客户ID被存储在另外一个Set中，如果此时我们想获取有哪些客户同时购买了这两种商品时，Set的intersections命令就可以充分发挥它的方便和效率的优势了。