いくつかの一般的な Redis データ構造を整理します (概要)

この記事では、一般的な Redis データ構造と一般的な手順をいくつか紹介します。

#データ構造とは何ですか?

Java のバックグラウンドを持つ人は、配列、キュー、スタックなど、一般的に使用されるデータ構造をいくつか知っているはずです。では、Redis のデータ構造と Java のデータ構造の違いは何でしょうか?答えは「はい」です。Map について知っている友達なら、Map に Key 値と Value 値があることを知っています。Redis のデータ構造も次のようになります。

Redis データ構造: String、List、Hash、Set はすべて Key 値と Value 値を持ちます。

キー値は名前、値値はデータです。これら 2 つはバインドされており、Key 値と Value 値が対応しており、これをキーと値のペアと呼びます。 [関連する推奨事項: Redis ビデオ チュートリアル ]

Redis でよく使用される基本コマンド

Redis では、さまざまなシナリオでさまざまなコマンドが使用されます。 。しかし、すべてのコマンドを覚える必要があるわけではないでしょうか?いいえ、最も一般的に使用されるコマンドに慣れていれば十分です。あまり一般的に使用されないコマンドを使用する必要がある場合は、公式ドキュメントを確認してください。 Redis で一般的に使用されるコマンドをいくつか紹介します。

1.# exists（判断key值是否存在）：如果存在返回1，反之返回0
  例子： exists name(name为key)

2.# del（删除key）: 删除成功返回1，反之返回0

3.# type（判断key的类型）

4.ttl（查看key存活时间

さらに多くのコマンドについて学習したい場合は、中国語のドキュメントにアクセスして問い合わせることができます: http://www.redis.cn/

文字列型

String 文字列型は Redis の最も基本的なデータ型であり、Redis での幅広い応用シナリオがあり、1 つのキーが 1 つの値に対応します。

Redis の文字列は動的文字列および変更可能な文字列であり、その内部構造は Java の ArrayList に似ており、事前に割り当てられた冗長スペースを使用してメモリ割り当てを削減します。

String 型はバイナリ セーフです。つまり、Redis String にはあらゆるデータを含めることができます。例: 数値、文字列、画像など。

文字列タイプのアプリケーション シナリオ: 確認コード、カウンター、繰り返し注文の送信、ユーザーのログイン情報、製品の詳細

文字列の一般的な使用法コマンド

1.# set/get 设置和获取key-value 注意中间一定要加空格
  例子： set xxx(key) xxx(value) 
         get xxx(key)
         
2.# mget/mset 批量设置或获取多个key的值
     mset user:name jack user:age 2
     mget user:name user:age
     
3.# incr incr对key对应的值进行加1操作，并返回新的值
    incr video:uv:1 
     
4. # incrby 将key对应的数字加increment.如果key不存在，操作之前，key就会被置为0
    incrby video:uv:1 10
    
5.# setex 设置key对应字符串value，并且设置key在给定的seconds时间之后超时过期操作
    setex code 20 778899 （设置一个key为code value为778899 20秒后过期）4

6. # setnx 将key设置值为value，如果存在该key那么什么都不做，如果不存在key那么等同于set命令
   setnx name xdclass.net
 
7. # getset 设置key的值，并返回key旧的值
    get name uuuuu （这时会返回xdclass.net，重新在get一下会获得重新设置的值uuuuu）

注: 値の長さは 512MB を超えることはできません。キーの命名規則に従ってください: ビジネス名: 指定: ID (長すぎない、コロンで区切る)

String の内部構造 (内部構造は詳細な調査用です)

Redis は、C 言語の伝統的な文字列表現を使用せず、単純な文字列表現を構築します。抽象型文字列 (SDS) と呼ばれる動的文字。 Redis が C 言語の String を直接使用するのではなく、独自に構築された SDS を使用するのはなぜですか?その理由は実際には非常に単純で、Redis 操作のパフォーマンスを向上させるためです。

SDS 文字列と C 言語文字列の利点は何ですか?

• 一定の複雑さ 文字列の長さの取得: C 言語が長さを取得したい場合は、文字列全体を走査する必要があります。 len 属性を通じて SDS 文字列長を取得する SDS の時間計算量が O(N) から O(1) に変更され、文字列長の取得が Redis のパフォーマンスのボトルネックにならないようになりました。

• 変更によるメモリの再割り当ての数を減らす: メモリの再割り当てとは、文字列を変更するときに、メモリ スペースが不足または過剰であるために、実行メモリを再割り当てする必要があることを意味します。この操作にはメモリが必要であり、時間コストが高くなるため、メモリの再割り当てを避けるように努める必要があります。 SDS には、len と free という 2 つの属性があり、最適化戦略を使用してメモリの再割り当ての数を減らすことができます。

List 型の導入と使用シナリオ

List 型は単なるリンクされたリストです,要素を挿入した後, 整然と配置されており、値を繰り返すことができます。対応する値は、対応する添字を通じて取得できます。データは、リンク リストの両側で挿入および削除できます。挿入中にキーが存在しない場合、Redis はキーの新しいリンク リストを作成します。対照的に、リンクされたリスト内のすべての要素が削除されると、キーも削除されます。

アプリケーション シナリオ: 単純なキュー、最新コメント リスト、非リアルタイム ランキング: 携帯電話の日次売上リストなどのスケジュールされたランキングの計算

List の一般的なコマンド

1. # lpush 将一个或多个值插入到列表头部
     lpush phone:rank:daily iphone6
     
2. # rpop 移除并获取列表的最后一个元素
     rpor phone:rank:daily 

3. # llen 获取列表长度
     llen phone:rank:daily
     
4. # lrange 获取key对应的list的指定下标范围元素，其中0表示列表的第一个元素，-1表示获取列表的所有元素     
     lrange phone:rank:daily 0 -1
     
5. # rpush 在key对应的list尾部添加一个元素
     rpush phone:rank:daily xiaodi 

6. # lpop 从key对应的List的尾部删除一个元素，并返回该元素
     lpop phone:rank:daily
     
7. # bropo 移出并获取列表的最后一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止    
     brpop phone:rank:daily 20
     
8. # lrem 移除元素
     lrem phone:rank:daily 2 a

List の内部構造 (内部構造は詳しく調べるためのものです)

List の一般的なコマンドの使用法について学びました。次に、List の基礎となる構造を見てみましょう。

List には 2 つの実装方法があります

• 圧縮リンク リスト (ziplist): メモリ領域を節約するために Redis によって開発され、特別にコード化された連続メモリ ブロックで構成されます。シーケンシャルデータ構造、圧縮リストには多くの任意のノードを含めることができ、その焦点は連続したメモリです。

• 双端链表：使用prev和next这两个指针，是可以从前向后也可以从后向前来实现lpush和rpush这些指令。因为是链表，所以也导致了lindex指令获取某个元素需要遍历链表才能获取得到。时间复杂度O(n)。

当列表的对象同时满足下述两个条件时，列表对象采用压缩链表编码：

（1）列表对象保存的所有元素长度都小于64个字节；

（2）列表元素所保存的元素个数小于512个

在Redis3.2之后，采用的是快速链表-quicklist。quicklist是一个双向链表，并且它还是一个有ziplist特性的双向链表，就是说quicklist每个节点都是ziplist。这个快速链表结合了两者的优点。

Hash类型的介绍与使用场景

Redis中的Hash类型是一个String类型的field和value的映射表，Hash特别适合用于存储对象，Hash类似于Map结构。因为在Redis里，Hash又是另外的一种键值对结构，而Redis本身就是key-value类型，所以这个Hash结构是套在了Redis下的value里。

下面说说Hash的底层数据结构：

一种是ziplist ， 当存储的数据超过所配置的数量大小时就是转成Hashtable这种结构。这种转换会比较消耗性能，所以尽量少用这种转换操作。

另一种就是hashtable ， 这种结构的时间复杂度为O(1)，但是会比较消耗内存空间。

对于Hash在Redis中的应用场景：购物车、用户个人信息、商品详情的实现

Hash的常用命令

1. # hset 设置key指定的哈希集指定字段的值
     hset product:detail:1 title iphone11
     
2. # hget 返回key指定的哈希集中该字段所关联的值
     hget product:detail:1 title

3. # hgetall 返回key指定的哈希集中所有的字段和值
     hegetall product:detail:1
     
4. # hdel 从key指定的哈希集中移除指定的域     
     hdel product:detail:1 title
     
5. # hexists 返回hash里面的field是否存在
    hexists product:detail:1 title  (存在返回1，不存在返回0)

6. # hincrby 增加key指定的哈希集中的指定字段的数值，如果是-1则是递减
     hincrby product:detail:1 key 1 （对key里的value值进行递增或递减）
     
7. # hmset 设置key指定的哈希集中指定字段的值    
     hmset product:detail:2 title xiaomi price 1000 stock 10
     
8. # hmget 返回key指定的哈希集中指定字段的值
     hmget product:detail:2 title price

注意： 每个Hash可以存储232-1键值对

Set类型的介绍与使用场景

Redis中的Set类型是一个集合，集合的概念是一堆不重复的组合。利用Redis提供的Set数据结构可以存储一些集合性的数据。因为Redis很友好的为集合提供了求集、并集、差集等操作( PS:不懂的同学可以问下以前的数学老师哦~哈哈哈哈)，那么就可以非常方便的实现共同关注、共同喜好等功能。对上面的集合操作，你还可以使用不同的命令选择奖结果返回给客户端还是存集合到一个新的集合中。

Redis中Set应用场景：去重、社交应用关注（粉丝，共同好友）、统计网站PV（UV、IP）大数据里面的用户画像标签集合

Set的常用命令

1. # sadd 添加一个或多个指定的元素到集合中，如果指定的元素已经在集合key中则忽略
     sadd user:tags female
     sadd user:tags bmw
     
2. # scard 返回集合存储的key的基数（集合元素的数量）
     scard user:tags

3. # sdiff 返回的集合元素是第一个key集合与后面所有key集合的差集
     sdiff user:tags:1 user:tags:2
     
4. # sinter 返回指定所有的集合的成员的交集    
     sinter user:tags:1 user:tags:2
     
5. # sismember 返回成员是否有存储的集合key的成员
    sismember user:tags:1 bmw  

6. # srem 在集合中移除指定的元素，如果指定元素不是key集合中的则忽略
     srem user:tags:1 bmw 
     
7. # sunion 返回给定的多个集合的并集所有的成员   
     sunion user:tags:1 user:tags:2

SortedSet类型的介绍与使用场景

和Set相比，SortedSet是将Set中的元素增加了一个权重参数score，使得集合中的元素能够按 score进行有序排序，比如存储一个存储班上同学成绩的SortedSet集合，该集合value可以设为同学的学号，然而score就可以是考试成绩。这样才插入数据的时候，就已经为数据进行了排序。另外，SortedSet还可以用来做带权重的队列。

应用场景：实时排行榜、优先级任务（队列）、朋友圈（文章）点赞-取消

SortedSet中跳跃表的介绍

跳跃表实则是一个链表，在传统的链表中想要查找一个元素就要从最原始的地方开始查找，直到查找到该元素。在跳跃表中呢，它会把链表进行抽层，抽层的时候会隔几个元素分为一个节点，抽层之后也是一条链表，节点会变少了。如下图所示，当要寻找元素78时，如果是寻常的链表就会从左往右挨个查询，这时查询了8次才能找带该元素。当使用跳跃表后，从第二层的开始出发，当查询到79这个节点时发现没有78，则返回到57这个节点再返回第一层去寻找该元素。

SortedSet的常用命令

1.# zadd 向有序集合里添加一个或者多个成员，或者更新已存在成员的分数
    zadd video:rank 90 springcloud
    zadd video:rank 80 springboot
    zadd video:rank 50 redis
    
 2.# zcard 获取有序集合的成员数
    zcard video:rank
    
 3.# zcount 计算在有序集合中指定的区间分数的成员数
     zcount video:rank 0 60
 
 4.# zincrby 在有序集合中对指定成员的分数加上增量
     zincrby video:rank 2 springcloud
 
 5.# zrange 通过索引区间返回有序集合指定内的成员，成员位置分数按（从小到大排序）
     zrange voideo:rank 0 -1 
     zrange voideo:rank 0 -1  withscores(返回分数)
 
 6.# zrevrange 通过索引集合中指定成员的排名，其中有序集合成员按score值递增（从大到小排序）
     zrevrange voideo:rank 0 -1 
 
 7.# zrevrank 返回有序集合中指定的成员排名，有序集合成员按分数递减（从大到小排序）
     zrevrank voideo:rank springcloud 
 
 8.# zrank 返回有序集key中成员member的排名，其中有序集成员按score值递增（从小到大排序）
     zrank voideo:rank
 
 9.# zrem 移除有序集合中的一个或者多个成员
      zrem voideo:rank redis
 
 10.# zscore 返回有序集合中的成员分数值
     zscore voideo:rank springcloud

好啦Redis的数据类型都整理好了，如果文章对你有帮助的话记得点点赞哈，可以的话也点点关注哦。求求各位大哥啦。

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