万丈高楼平地起-redis基础数据结构

5种基础数据结构

Redis有5种基础数据结构，分别为string(字符串)， list(列表), hash(哈希), set(集合), zset(有序集合)

string

1. 当前字符串分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。

2. 当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间；如果字符长度大于1M，扩容时最多只会多扩1M的空间。

3. 字符串的最大长度为512M。

4. 命令：

setex: 等价于 set + expire
setnx: 等价于 set + not + exist（如果不存在，就执行set创建）
incr:自增操作，范围在signed long的最大值的最小值间，如果超出范围，Redis会报错。
incrby:指定步长自增

list（列表）

基础使用

1. Redis的列表相当于Java中的LinkedList，是链表而不是数组。其插入和删除操作非常快，索引速度很慢。

2. 当列表弹出最后一个元素之后，该数据结构被自动删除，内存被回收。

3. Redis列表结构常用来作异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串，塞进Redis列表。另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。

4. 列表主要存在2种使用方法：

   • A侧进，B侧出，即为队列（rpush-lpop，或者lpush-rpop）
   • A侧进，A侧出，即为栈（rpush-rpop, 或者lpush-lpop）

慢操作

1. lindex：相当于Java中的get(int index)方法，需要遍历，性能随着index增大而变差。
2. ltrim：列表截断，保留指定区间的数据，该操作会变更原来数据
3. index可以为负数，index为‘-1’，表示为最后一个元素，index为‘-2’，表示倒数第二个元素。
4. 其它命令：lrange, len

快速链表

Redis底层存储的不是一个简单的LinkedList，而是一个快速链表（quicklist）结构。

首先在列表元素较少的情况下，会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist（压缩列表）。它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。当数据比较多的时候才会变成quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会浪费空间，加重内存的碎片化。所以Redis将链表和ziplist结合起来组成quicklist，也就是将多个ziplist通过双向指针串起来，既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。

hash（字典）

1. Redis的字典相当于Java中的HashMap。
2. 不同之处在于，Redis的字典值只能是字符串，而且两者的rehash方式不同。
   • java的rehash：当字典很大时，rehash是个耗时操作，需要一次性全部rehash。
   • Redis的rehash：需要满足高性能，不能阻塞服务，使用渐进式rehash策略。

     渐进式rehash会在rehash的同时，保留新旧两个hash结构。查询时会同时查询两个hash结构，然后在后续的定时任务以及hash操作指令中，循序渐进地将旧hash内容一点点地迁移到新hash结构中。当搬迁结束，就会使用新的hash结构取而代之。

3. 当hash移除了最后一个元素后，该数据结构会被自动删除，内存被回收。
4. 使用场景：可以用来存储用户信息，可以对用户结构中的每个字符串单独存储。
5. 常用命令：

   hset:设置hash的key-value

   hgetall:获取hash中的所有key-value

   hlen:查询hash长度

   hget:查询hash中指定key的value

   hmset:批量设置

set（集合）

1. Redis中的集合，相当于Java中的HashSet，内部的键值对是无序的，唯一的。其内部实现相当于是一个字典，字典中的所有的value都是一个值NULL。
2. 当集合中的最后一个元素被删除之后，数据结构被自动删除，内存被回收。（与list和hash一致）。
3. set可以用来存储在某活动中中奖的用户id，因为有去重功能，可以保证同一个用户不会中奖2次。
4. 常用命令：

   sadd:向集合中添加元素

   smembers：查询集合中现存的元素

   sismember:判断某个value是否存在于集合中

   scard：查询集合中元素数量

   spop：从集合中删除一个元素

zset(有序列表)

1. zset中value是唯一的，并且给每个每个value赋予一个score，代表这个value的排序权重。
2. zset中最后一个value被移除后，数据结构被自动删除，内存被回收。
3. 使用场景：
   1. zset可以用来存储粉丝列表，value值是粉丝的用户id，score是关注时间
   2. zset可以用来存储学生的成绩，value值是学生的id，score是考试成绩。
4. zset内部使用的数据结构是跳跃链表，这块内容后边再专门研究。
5. 常用命令：
   • zadd：向zset中添加元素。

     > zadd books 9.0 “think in java”

   • zrange：按score排序列出，参数区间为排名范围。

     > zrange books 0 -1

   • zrevrange：按score逆序列出，参数区间为排名范围。

     > zrevrange books 0 -1

   • zcard：统计集合中数量。

     > zcard books

   • zscore：获取指定value的score值。

     > zscore books “think in java”

   • zrank：获取排名。

     > zrank books “think in java”

   • zrangebyscore：根据分值区间遍历集合。

     > zrangebyscore books 0 8.91

     “think in java”

     > zrangebyscore books -inf 8.91 withscores

     “think in java”

     9.0000000004

   • zrem：删除value

     > zrem books “think in java”

4种数据结构能用规则

1. create if not exist。
2. drop if no elements.

过期时间

1. 过期是以对象为单位的，比如一个hash结构的过期是整个hash对象的过期，而不是其中的某个子key的过期。
2. 如果一个字符串已经设置了过期时间，然后再用set方法修改了它，它的过期时间就会消失。
3. 命令：
   • expire：设置过期时间

     expire codehole 600

   • ttl：查看剩余存活时间

     ttl codehole