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Redis 5 种基本数据类型详解 |
数据库 |
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Redis 共有 5 种基本数据类型:String(字符串)、List(列表)、Set(集合)、Hash(散列)、Zset(有序集合)。
这 5 种数据类型是直接提供给用户使用的,是数据的保存形式,其底层实现主要依赖这 8 种数据结构:简单动态字符串(SDS)、LinkedList(双向链表)、Dict(哈希表/字典)、SkipList(跳跃表)、Intset(整数集合)、ZipList(压缩列表)、QuickList(快速列表)。
Redis 5 种基本数据类型对应的底层数据结构实现如下表所示:
String | List | Hash | Set | Zset |
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SDS | LinkedList/ZipList/QuickList | Dict、ZipList | Dict、Intset | ZipList、SkipList |
Redis 3.2 之前,List 底层实现是 LinkedList 或者 ZipList。 Redis 3.2 之后,引入了 LinkedList 和 ZipList 的结合 QuickList,List 的底层实现变为 QuickList。从 Redis 7.0 开始, ZipList 被 ListPack 取代。
你可以在 Redis 官网上找到 Redis 数据类型/结构非常详细的介绍:
未来随着 Redis 新版本的发布,可能会有新的数据结构出现,通过查阅 Redis 官网对应的介绍,你总能获取到最靠谱的信息。
String 是 Redis 中最简单同时也是最常用的一个数据类型。
String 是一种二进制安全的数据类型,可以用来存储任何类型的数据比如字符串、整数、浮点数、图片(图片的 base64 编码或者解码或者图片的路径)、序列化后的对象。
虽然 Redis 是用 C 语言写的,但是 Redis 并没有使用 C 的字符串表示,而是自己构建了一种 简单动态字符串(Simple Dynamic String,SDS)。相比于 C 的原生字符串,Redis 的 SDS 不光可以保存文本数据还可以保存二进制数据,并且获取字符串长度复杂度为 O(1)(C 字符串为 O(N)),除此之外,Redis 的 SDS API 是安全的,不会造成缓冲区溢出。
命令 | 介绍 |
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SET key value | 设置指定 key 的值 |
SETNX key value | 只有在 key 不存在时设置 key 的值 |
GET key | 获取指定 key 的值 |
MSET key1 value1 key2 value2 …… | 设置一个或多个指定 key 的值 |
MGET key1 key2 ... | 获取一个或多个指定 key 的值 |
STRLEN key | 返回 key 所储存的字符串值的长度 |
INCR key | 将 key 中储存的数字值增一 |
DECR key | 将 key 中储存的数字值减一 |
EXISTS key | 判断指定 key 是否存在 |
DEL key(通用) | 删除指定的 key |
EXPIRE key seconds(通用) | 给指定 key 设置过期时间 |
更多 Redis String 命令以及详细使用指南,请查看 Redis 官网对应的介绍:https://redis.io/commands/?group=string 。
基本操作:
> SET key value
OK
> GET key
"value"
> EXISTS key
(integer) 1
> STRLEN key
(integer) 5
> DEL key
(integer) 1
> GET key
(nil)
批量设置:
> MSET key1 value1 key2 value2
OK
> MGET key1 key2 # 批量获取多个 key 对应的 value
1) "value1"
2) "value2"
计数器(字符串的内容为整数的时候可以使用):
> SET number 1
OK
> INCR number # 将 key 中储存的数字值增一
(integer) 2
> GET number
"2"
> DECR number # 将 key 中储存的数字值减一
(integer) 1
> GET number
"1"
设置过期时间(默认为永不过期):
> EXPIRE key 60
(integer) 1
> SETEX key 60 value # 设置值并设置过期时间
OK
> TTL key
(integer) 56
需要存储常规数据的场景
- 举例:缓存 Session、Token、图片地址、序列化后的对象(相比较于 Hash 存储更节省内存)。
- 相关命令:
SET
、GET
。
需要计数的场景
- 举例:用户单位时间的请求数(简单限流可以用到)、页面单位时间的访问数。
- 相关命令:
SET
、GET
、INCR
、DECR
。
分布式锁
利用 SETNX key value
命令可以实现一个最简易的分布式锁(存在一些缺陷,通常不建议这样实现分布式锁)。
Redis 中的 List 其实就是链表数据结构的实现。我在 线性数据结构 :数组、链表、栈、队列 这篇文章中详细介绍了链表这种数据结构,我这里就不多做介绍了。
许多高级编程语言都内置了链表的实现比如 Java 中的 LinkedList
,但是 C 语言并没有实现链表,所以 Redis 实现了自己的链表数据结构。Redis 的 List 的实现为一个 双向链表,即可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了部分额外的内存开销。
命令 | 介绍 |
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RPUSH key value1 value2 ... | 在指定列表的尾部(右边)添加一个或多个元素 |
LPUSH key value1 value2 ... | 在指定列表的头部(左边)添加一个或多个元素 |
LSET key index value | 将指定列表索引 index 位置的值设置为 value |
LPOP key | 移除并获取指定列表的第一个元素(最左边) |
RPOP key | 移除并获取指定列表的最后一个元素(最右边) |
LLEN key | 获取列表元素数量 |
LRANGE key start end | 获取列表 start 和 end 之间 的元素 |
更多 Redis List 命令以及详细使用指南,请查看 Redis 官网对应的介绍:https://redis.io/commands/?group=list 。
通过 RPUSH/LPOP
或者 LPUSH/RPOP
实现队列:
> RPUSH myList value1
(integer) 1
> RPUSH myList value2 value3
(integer) 3
> LPOP myList
"value1"
> LRANGE myList 0 1
1) "value2"
2) "value3"
> LRANGE myList 0 -1
1) "value2"
2) "value3"
通过 RPUSH/RPOP
或者LPUSH/LPOP
实现栈:
> RPUSH myList2 value1 value2 value3
(integer) 3
> RPOP myList2 # 将 list的最右边的元素取出
"value3"
我专门画了一个图方便大家理解 RPUSH
, LPOP
, lpush
, RPOP
命令:
通过 LRANGE
查看对应下标范围的列表元素:
> RPUSH myList value1 value2 value3
(integer) 3
> LRANGE myList 0 1
1) "value1"
2) "value2"
> LRANGE myList 0 -1
1) "value1"
2) "value2"
3) "value3"
通过 LRANGE
命令,你可以基于 List 实现分页查询,性能非常高!
通过 LLEN
查看链表长度:
> LLEN myList
(integer) 3
信息流展示
- 举例:最新文章、最新动态。
- 相关命令:
LPUSH
、LRANGE
。
消息队列
List
可以用来做消息队列,只是功能过于简单且存在很多缺陷,不建议这样做。
相对来说,Redis 5.0 新增加的一个数据结构 Stream
更适合做消息队列一些,只是功能依然非常简陋。和专业的消息队列相比,还是有很多欠缺的地方比如消息丢失和堆积问题不好解决。
Redis 中的 Hash 是一个 String 类型的 field-value(键值对) 的映射表,特别适合用于存储对象,后续操作的时候,你可以直接修改这个对象中的某些字段的值。
Hash 类似于 JDK1.8 前的 HashMap
,内部实现也差不多(数组 + 链表)。不过,Redis 的 Hash 做了更多优化。
命令 | 介绍 |
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HSET key field value | 设置指定哈希表中指定字段的值 |
HSETNX key field value | 只有指定字段不存在时设置指定字段的值 |
HMSET key field1 value1 field2 value2 ... | 同时将一个或多个 field-value (域-值)对设置到指定哈希表中 |
HGET key field | 获取指定哈希表中指定字段的值 |
HMGET key field1 field2 ... | 获取指定哈希表中一个或者多个指定字段的值 |
HGETALL key | 获取指定哈希表中所有的键值对 |
HEXISTS key field | 查看指定哈希表中指定的字段是否存在 |
HDEL key field1 field2 ... | 删除一个或多个哈希表字段 |
HLEN key | 获取指定哈希表中字段的数量 |
HINCRBY key field increment | 对指定哈希中的指定字段做运算操作(正数为加,负数为减) |
更多 Redis Hash 命令以及详细使用指南,请查看 Redis 官网对应的介绍:https://redis.io/commands/?group=hash 。
模拟对象数据存储:
> HMSET userInfoKey name "guide" description "dev" age 24
OK
> HEXISTS userInfoKey name # 查看 key 对应的 value中指定的字段是否存在。
(integer) 1
> HGET userInfoKey name # 获取存储在哈希表中指定字段的值。
"guide"
> HGET userInfoKey age
"24"
> HGETALL userInfoKey # 获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值
1) "name"
2) "guide"
3) "description"
4) "dev"
5) "age"
6) "24"
> HSET userInfoKey name "GuideGeGe"
> HGET userInfoKey name
"GuideGeGe"
> HINCRBY userInfoKey age 2
(integer) 26
对象数据存储场景
- 举例:用户信息、商品信息、文章信息、购物车信息。
- 相关命令:
HSET
(设置单个字段的值)、HMSET
(设置多个字段的值)、HGET
(获取单个字段的值)、HMGET
(获取多个字段的值)。
Redis 中的 Set 类型是一种无序集合,集合中的元素没有先后顺序但都唯一,有点类似于 Java 中的 HashSet
。当你需要存储一个列表数据,又不希望出现重复数据时,Set 是一个很好的选择,并且 Set 提供了判断某个元素是否在一个 Set 集合内的重要接口,这个也是 List 所不能提供的。
你可以基于 Set 轻易实现交集、并集、差集的操作,比如你可以将一个用户所有的关注人存在一个集合中,将其所有粉丝存在一个集合。这样的话,Set 可以非常方便的实现如共同关注、共同粉丝、共同喜好等功能。这个过程也就是求交集的过程。
命令 | 介绍 |
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SADD key member1 member2 ... | 向指定集合添加一个或多个元素 |
SMEMBERS key | 获取指定集合中的所有元素 |
SCARD key | 获取指定集合的元素数量 |
SISMEMBER key member | 判断指定元素是否在指定集合中 |
SINTER key1 key2 ... | 获取给定所有集合的交集 |
SINTERSTORE destination key1 key2 ... | 将给定所有集合的交集存储在 destination 中 |
SUNION key1 key2 ... | 获取给定所有集合的并集 |
SUNIONSTORE destination key1 key2 ... | 将给定所有集合的并集存储在 destination 中 |
SDIFF key1 key2 ... | 获取给定所有集合的差集 |
SDIFFSTORE destination key1 key2 ... | 将给定所有集合的差集存储在 destination 中 |
SPOP key count | 随机移除并获取指定集合中一个或多个元素 |
SRANDMEMBER key count | 随机获取指定集合中指定数量的元素 |
更多 Redis Set 命令以及详细使用指南,请查看 Redis 官网对应的介绍:https://redis.io/commands/?group=set 。
基本操作:
> SADD mySet value1 value2
(integer) 2
> SADD mySet value1 # 不允许有重复元素,因此添加失败
(integer) 0
> SMEMBERS mySet
1) "value1"
2) "value2"
> SCARD mySet
(integer) 2
> SISMEMBER mySet value1
(integer) 1
> SADD mySet2 value2 value3
(integer) 2
mySet
:value1
、value2
。mySet2
:value2
、value3
。
求交集:
> SINTERSTORE mySet3 mySet mySet2
(integer) 1
> SMEMBERS mySet3
1) "value2"
求并集:
> SUNION mySet mySet2
1) "value3"
2) "value2"
3) "value1"
求差集:
> SDIFF mySet mySet2 # 差集是由所有属于 mySet 但不属于 A 的元素组成的集合
1) "value1"
需要存放的数据不能重复的场景
- 举例:网站 UV 统计(数据量巨大的场景还是
HyperLogLog
更适合一些)、文章点赞、动态点赞等场景。 - 相关命令:
SCARD
(获取集合数量) 。
需要获取多个数据源交集、并集和差集的场景
- 举例:共同好友(交集)、共同粉丝(交集)、共同关注(交集)、好友推荐(差集)、音乐推荐(差集)、订阅号推荐(差集+交集) 等场景。
- 相关命令:
SINTER
(交集)、SINTERSTORE
(交集)、SUNION
(并集)、SUNIONSTORE
(并集)、SDIFF
(差集)、SDIFFSTORE
(差集)。
需要随机获取数据源中的元素的场景
- 举例:抽奖系统、随机点名等场景。
- 相关命令:
SPOP
(随机获取集合中的元素并移除,适合不允许重复中奖的场景)、SRANDMEMBER
(随机获取集合中的元素,适合允许重复中奖的场景)。
Sorted Set 类似于 Set,但和 Set 相比,Sorted Set 增加了一个权重参数 score
,使得集合中的元素能够按 score
进行有序排列,还可以通过 score
的范围来获取元素的列表。有点像是 Java 中 HashMap
和 TreeSet
的结合体。
命令 | 介绍 |
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ZADD key score1 member1 score2 member2 ... | 向指定有序集合添加一个或多个元素 |
ZCARD KEY | 获取指定有序集合的元素数量 |
ZSCORE key member | 获取指定有序集合中指定元素的 score 值 |
ZINTERSTORE destination numkeys key1 key2 ... | 将给定所有有序集合的交集存储在 destination 中,对相同元素对应的 score 值进行 SUM 聚合操作,numkeys 为集合数量 |
ZUNIONSTORE destination numkeys key1 key2 ... | 求并集,其它和 ZINTERSTORE 类似 |
ZDIFFSTORE destination numkeys key1 key2 ... | 求差集,其它和 ZINTERSTORE 类似 |
ZRANGE key start end | 获取指定有序集合 start 和 end 之间的元素(score 从低到高) |
ZREVRANGE key start end | 获取指定有序集合 start 和 end 之间的元素(score 从高到底) |
ZREVRANK key member | 获取指定有序集合中指定元素的排名(score 从大到小排序) |
更多 Redis Sorted Set 命令以及详细使用指南,请查看 Redis 官网对应的介绍:https://redis.io/commands/?group=sorted-set 。
基本操作:
> ZADD myZset 2.0 value1 1.0 value2
(integer) 2
> ZCARD myZset
2
> ZSCORE myZset value1
2.0
> ZRANGE myZset 0 1
1) "value2"
2) "value1"
> ZREVRANGE myZset 0 1
1) "value1"
2) "value2"
> ZADD myZset2 4.0 value2 3.0 value3
(integer) 2
myZset
:value1
(2.0)、value2
(1.0) 。myZset2
:value2
(4.0)、value3
(3.0) 。
获取指定元素的排名:
> ZREVRANK myZset value1
0
> ZREVRANK myZset value2
1
求交集:
> ZINTERSTORE myZset3 2 myZset myZset2
1
> ZRANGE myZset3 0 1 WITHSCORES
value2
5
求并集:
> ZUNIONSTORE myZset4 2 myZset myZset2
3
> ZRANGE myZset4 0 2 WITHSCORES
value1
2
value3
3
value2
5
求差集:
> ZDIFF 2 myZset myZset2 WITHSCORES
value1
2
需要随机获取数据源中的元素根据某个权重进行排序的场景
- 举例:各种排行榜比如直播间送礼物的排行榜、朋友圈的微信步数排行榜、王者荣耀中的段位排行榜、话题热度排行榜等等。
- 相关命令:
ZRANGE
(从小到大排序)、ZREVRANGE
(从大到小排序)、ZREVRANK
(指定元素排名)。
《Java 面试指北》 的「技术面试题篇」就有一篇文章详细介绍如何使用 Sorted Set 来设计制作一个排行榜。
需要存储的数据有优先级或者重要程度的场景 比如优先级任务队列。
- 举例:优先级任务队列。
- 相关命令:
ZRANGE
(从小到大排序)、ZREVRANGE
(从大到小排序)、ZREVRANK
(指定元素排名)。
数据类型 | 说明 |
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String | 一种二进制安全的数据类型,可以用来存储任何类型的数据比如字符串、整数、浮点数、图片(图片的 base64 编码或者解码或者图片的路径)、序列化后的对象。 |
List | Redis 的 List 的实现为一个双向链表,即可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了部分额外的内存开销。 |
Hash | 一个 String 类型的 field-value(键值对) 的映射表,特别适合用于存储对象,后续操作的时候,你可以直接修改这个对象中的某些字段的值。 |
Set | 无序集合,集合中的元素没有先后顺序但都唯一,有点类似于 Java 中的 HashSet 。 |
Zset | 和 Set 相比,Sorted Set 增加了一个权重参数 score ,使得集合中的元素能够按 score 进行有序排列,还可以通过 score 的范围来获取元素的列表。有点像是 Java 中 HashMap 和 TreeSet 的结合体。 |
- Redis Data Structures:https://redis.com/redis-enterprise/data-structures/ 。
- Redis Commands:https://redis.io/commands/ 。
- Redis Data types tutorial:https://redis.io/docs/manual/data-types/data-types-tutorial/ 。
- Redis 存储对象信息是用 Hash 还是 String : https://segmentfault.com/a/1190000040032006