Redis5种常用数据类型的使用以及内部编码

String

字符串类型是redis的最基本类型，首先无论值是什么数据类型，其键都是字符串，且其他数据类型的数据结构都是在字符串的基础上搭建的，相信读者能够体会到字符串在redis的地位是有多么的重要。

那么字符串的值可以是什么呢?

• 简单的字符串,复杂的字符串如JSON,XML的格式的字符串都是可以的。
• 数字(整数、浮点数)
• 二进制如音频、图片的

当然值的大小不是无限的，不然的话你买内存的钱就可以买整个宇宙了。redis规定其值最大不能大过512M。

操作String

• 往redis种插入字符串类型的值

  set key value
  

• 根据键获取值

  get key
  

• 查看字符串长度

  strlen key
  

• 批量设置值

  mset key value [key value]
  

• 批量取值

  mget key [key]
  

批量操作的命令可有效地提高开发命令,但mget、mset的时间复杂度是O(n)，因此一次设置的键值对多的话，可能会引起redis服务器的阻塞。

• 如果字符串类型的值是数字，自增命令(每次加1)

  incr key
  

• 指定每次加的值

  incrby key amount
  

• 如果字符串类型的值是数字，自减命令(每次减1)

  decr key
  

• 往字符串里面追加字符串 (类似JAVA中StringBuilder的append)

  append key value
  

• 根据开始索引和结束索引获取字符串的部分

  getrange key start_index end_index
  

• 根据索引设定指定位置的值

  setrange key index value
  

• 设置后，其他命令不能够修改该键值，直到键删除或者时间到了后释放(redis官方给出了使用setnx实现分步锁的方式)

  set key value nx ex 10
  

• 为键设置秒级过期时间/毫秒级过期时间

  setex/setpx key 10 value
  

String的内部编码

字符串类型的内部编码有三种类型:

• int 8个字节的长整型
• embstr 小于等于32字节的字符串
• raw 大于32字节

redis的底层数据结构类似JAVA中的ArrayList类型，都是有着预分配冗余空间，防止反复的空间扩展降低效率，redis中规定如果当前的字符串大小小于1M时扩容都是当前大小的加倍，而如果字符串的大小大于1M的时候，无论大于多少只会扩容1M，而前面说到redis规定值的大小只有512M。

List

List类型是用来存储多个有序字符串的，List中的每个元素称为元素，可以往左push添加元素，也可以往右push元素，当然也可以获取指定范围的元素，还可以按照自己的需求获取List中指定的元素。一个列表中最多可以存储2^23-1个元素，它底层其实是一个双向的链表，对两端的性能很高，而通过索引下标操作中间的节点时性能会较差。

List有如下两个特点:

• List中的元素都是有序的,因此我们能够根据索引或者起始位置加终止位置获取我们想要的值。
• List中的元素是能够重复。

操作List

• 往左插入元素

  lpush key value [value]
  

• 往右插入元素

  rpush key value [value]
  

• 往值位置的前面或者后面加入元素

  linsert key BEFORE|AFTER value new_value
  

• 根据起始索引和终止索引查看范围的值

  lrange key start_index end_index
  

• 根据值在列表中的索引查找值

  lindex key index
  

• 获取列表的长度

  lren key
  

• 弹出列表左边的元素

  lpop key
  

• 弹出列表右边的元素

  rpop key
  

• 删除指定元素

  lrem key count value
  

• 裁剪列表

  ltrim key start_index end_index
  

• 修改特定的值

  lset key index value
  

• 阻塞式向右弹出

  brpop key
  

• 阻塞式向左弹出

  blpop key
  

List内部编码

列表类型的内部编码有两种。

• ziplist:当列表的值元素个数小于list-max-ziplist-entries(默认是512个)，且每个元素的值小于64自己时，redis采用ziplist的形式存储列表，减少了内存的使用。
• linkedlist:当列表其值不满足ziplist的条件的时候，redis会采用链表的形式存储值。

但在redis3.2版本之后(笔者采用的是redis6.2.5),当元素大于512个或元素大小超过64个字节，内部编码已从linkedlist变为quicklist。

quicklist采用了ziplist的优点和linkedlist的优点，也就是每个节点都是一个ziplist节点之间用双向的指针联系起来，这样即使得内存使用的减少满足了快速的插入和删除，也减少了空间的冗余。

Set

Set类型也是用来存储多个元素的，但是集合内的元素是无序的，而且它不允许有重复的元素出现在同一个键中，类似JAVA中的Set集合。这些特性促使了用户在操作集合时没有办法通过索引去查找元素，也没有办法去获取一个范围之内的值。与List一样,redis规定一个集合类型中最多可以存储2^23-1个元素，同时集合还支持交集、并集、差集，功能颇多。

操作Set

• 往集合中插入元素

  sadd key value [value]
  

• 删除集合中的元素

  srem key value
  

• 查询一个集合中的元素的个数

  scard key
  

• 判断一个元素于一个集合中存在与否

  sismember key value
  

• 随机在集合中获取想要个数的元素(默认是一个)

  srandmember key [count]
  

• 随机在集合中弹出想要个数的元素(默认是一个)

  spop key [count]
  

• 查询一个集合中所有的元素

  smembers key
  

• 对两个集合做交集计算

  sinter first_key second_key
  

• 对两个集合做并集计算

  sunion first_key second_key
  

• 对两个集合做差集计算

  sdiff first_key second_key
  

• 将两个集合交\并\差集的计算结果存入另一个键中

  sinterstore store_key first_key second_key
  sunionstore store_key first_key second_key
  sdiffstore store_key first_key second_key
  

Set的内部编码

• intset:当集合中的元素都是整数且元素的个数不超过set-max-intset-entries(512)时，redis内部用intset来实现集合，目的还是为了减少内存的使用。
• hashtable:当集合内部的元素类型、个数不满足intset的要求的话，redis将用hsahtable来实现集合的内部。就如JAVA中的HashSet一样其内部使用HashMap来实现的，只不过是多个值对一个键，hashtable和其一样，内部都是用HashMap来实现的，也是多个值对一个键。

Hash

Hash可以是哈希，字典，也可以是关联数组。在redis中，哈希类型指值是一个键值对结构，这有点套娃，不知道为什么笔者总感觉其值很像JSON对象。哈希类型中的映射关系叫作field-value,这里的value是指值中field对应的值，可不敢是键的值。笔者认为Hash特点适合去存储对象，当然String类型也可以去存储对象的信息，但是你说一个人的特征拆成块，放到大海中，需要的时候去寻找，你就不怕男变女吗? Hash中键可以存储多个field-value,每个field不能相同，field与value映射，这就很好地把一个对象兜起来了。

操作Hash

• 插入数据

  hset key field value [field value]
  

• 根据field取出值

  hget key field
  

• 批量插入数据

  hmset key field value [key field value]
  

• 根据field批量取出数据

  hmget key field [field]
  

• 根据field删除数据

  hdel key field [field]
  

• 查看哈希类型所有的field

  hkeys key
  

• 查看哈希类型所有的value

  hvals key
  

• 判断field是否存在

  hexists key field
  

• 获取哈希所有的field-value

  hgetall key
  

Hash内部编码

• ziplist: 当哈希类型元素小于hash-max-ziplist-entries(默认512个)，且其大小小于hash-max-ziplist-value(62字节)时,redis内部采用ziplist形式对其编码，目的是为了减少内存的使用，为什么?因为内存很贵啊。
• hashtable: 当哈希类型元素不满足ziplist的条件时，redis内部使用hashtable的形式对其编码。hashtable就像JAVA中的HashSet一样，底层都是用HashMap实现的，特点是一个键对多个值，我想哈希类型的field-value十分像Map<String,Object>,可能其底层是Map<String,Map<String,Object>>,很套娃很喜欢。

Zset

Zset与Set相似，一样是集合，集合中的元素不能够相同，但是不同的是有序集合的每一个元素都有自己的分数，所以有序集合可以根据分数来进行排序，这也说明我们能够以索引/分数的方式获取到一个或者一个范围中的值。在实际的开发中，有序集合给我们提供了分数查询，范围查询，事物排行榜的功能。

尽管有序集合中，元素不能够相同，但是各元素的分数是能够相同的!拜托!你是你我是我，又不是抄你试卷，为什么分数不能一样呢?

操作Zset

• 往有序集合中添加元素

  zadd key score value [score value]
  

• 删除有序集合中的元素

  zrem key value
  

• 计算有序集合中元素的个数

  zcard key
  

• 计算某个元素的分数

  zscore key value
  

• 查询某个元素的排名

  zrank key value
  zrevrank key value//倒序排名
  

• 获取指定排名的元素

  zrange key start end
  zrange key start end withscores
  zrevrange key start end
  zrevrange key start end withscores
  

有序集合是按照分数的高低来排名的，所以zrange命令获取的是一份从低到高的排行榜，zrevrange反之,而后面带着withscores命令的，在展示排行榜的时候会带上每一个元素的分数。

• 为指定元素增加指定分数

  zincrby key value score
  

• 根据分数的范围获取指定范围的元素

  zrangebyscore key min max  [withscores]
  zrevrangebyscore key max min  [withscores]
  

其中min、max支持开区间,闭区间，而-inf和+inf分别代表无穷小和无穷大。

示例:

• 有序集合的交\并\差集计算

  zinterstore store_key num_key actual_key [actual_key]
  zunionstore store_key num_key actual_key [actual_key]
  zdiffstore store_key num_key actual_key [actual_key]
  

此计算与集合的计算一致，多了个num_key,其实就是你要计算的键的数量，相较于集合来说便是一次可计算多个键。

Zset内部编码

• ziplist: 当有序集合中的元素个数不超过zset-max-ziplist-entires(512)，且每个元素的大小不超过zset-max-ziplist-value时，zset在redis的内部编码是ziplist，减少内存的使用。
• skiplist: 当有序集合里的元素不满足ziplist的条件时，zset在redis的内部编码是shiplist,俗称跳跃表。

所谓的跳跃表便是不循环地遍历每个节点，而是跳跃形式地搜查，如果搜查到的节点比要找的节点要小的话便继续跳跃搜查，如果要大的话，便转换到下一层的搜查，直到找到为止，这比ziplist的查找减少了次数，提高了查找的效率。

似乎redis的单线程结构挺重要的，但是由于我现在不想写，所以等有空的时候吧。