Redis的数据结构与应用场景

一、Redis简介

  Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、遵守 BSD 协议、支持网络、可基于内存、分布式、可选持久性的键值对(Key-Value)存储数据库,并提供多种语言的 API。

  Redis 通常被称为数据结构服务器,因为值(value)可以是字符串(String)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(set)和有序集合(sorted set)等类型。

二、字符串(String)

1,常用指令

#常用操作
SET key value                         //存入字符串键值对
MSET key value [key value ...]        //批量存储字符串键值对
SETNX key value                       //当且仅当key不存在,存入value返回1;若key已存在,则不做操作返回0。
GET key                               //获取一个key对应的value
MGET key [key ...]                    //批量获取字符串键值
DEL key [key ...]                     //删除键
#原子加减操作
INCR key                              //将key中存储的数字值(value为string报错)加1
DECR key                              //将key中存储的数字值(value为string报错)减1
INCRBY key n                          //将key中存储的数字值加n
DECRBY key n                          //将key中存储的数字值减n

2,应用场景

a)单值缓存

  • SET key value
  • GET key

b)对象缓存

  • SET user:1 value(json格式数据)
  • MSET user:1:name zs user:1:age 18  user:2:name ls user:2:age 20

  采用String类型的对象缓存有两种方式:1.直接缓存整个对象的json;2.采用将key进行分离为user:ID:属性,采用MSET存储,用MGET获取各属性值。

c)分布式锁

  • set product:10001 true ex 10 nx
SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds :设置失效时间,单位秒
PX milliseconds:设置失效时间,单位毫秒
NX : key不存在时设置value,成功返回OK,失败返回nil
XX : key存在时设置value,成功返回OK,失败返回nil

  设置key为product:ID过期时间为10s,如果当前key已经存在就会直接返回nil。

d)计数器

  • INCR aritcle:readcount:{文章id}
  • GET aritcle:readcount:{文章id}

e)分布式系统全局序列号

  • INCRBY orderId 10

三、哈希(Hash)

1,常用命令

#hash常用操作
HSET key field value                        //存储一个哈希表key的键值
HSETNX key field value                      //存储一个不存在的哈希表key的键值
HMSET key field value [field value...]      //在一个哈希表key中存储多个键值对
HGET key field                              //获取哈希表key对应的field键值
HMGET key field [field ...]                 //批量获取哈希表key中多个field键值
HDEL key field [field ...]                  //删除哈希表key中的field键值
HLEN key                                    //返回哈希表key中field的数量
HGETALL key                                 //返回哈希表key中所有的键值
HINCRBY key field n                         //为哈希表key中field键的值加上增量n

2,应用场景

a)对象存储

  • HMSET user 1:name zs 1:age 20
  • HMGET user 1:name 1:age

  当需要存储的对象不大时,可以采用固定的key,对应的field为ID:属性,采用HMSET的方式,这样就能将所有的对象存储在同一个key中;

  当需要存储的对象比较大时,可以将key进行动态分离开,例如:设置key为user:序号,序号为0~1000,每个存储对象根据id%序号,确定当前对象分配到哪个key中。

b)购物车

  定义:用户id为key,商品id为field,商品数量为value

  • 添加商品:hset cart:1001 1100 1
  • 添加数量:hincrby cat:1001 1100 1
  • 商品总数:hlen cart:1001
  • 删除商品:hdel cart:1001 1100
  • 获取购物车所有商品:hgetall cart:1001

3,hash结构优缺点

a)优点

  • 同类数据归类整合储存,方便数据管理
  • 相比String操作消耗内存与cpu更小
  • 相比String存储更省空间

b)缺点

  • 过期功能不能使用在field上,只能用在key上
  • Redis集群架构下不适合大规模使用(容易造成数据倾斜)

四、列表(list)

1,常用命令

#List常用操作
LPUSH key value [value ...]                 //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边),最后的值在最前面
RPUSH key value [value ...]                 //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP key                                    //移除并返回key列表的头元素
RPOP key                                    //移除并返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop                       //返回列表key中指定区间内的元素,区间以偏移量start和stop指定,从0开始
BLPOP key [key ...] timeout                 //从key列表表头弹出一个元素,没有就阻塞timeout秒,如果timeout=0则一直阻塞
BRPOP key [key ...] timeout                 //从key列表表尾弹出一个元素,没有就阻塞timeout秒,如果timeout=0则一直阻塞

2,应用场景

a)常用数据结构

  • stack(栈) = LPUSH + LPOP -> FIFO
  • queue(队列) = LPUSH + RPOP
  • Blocking MQ(阻塞队列) = LPUSH + BRPOP

b)微博消息和微信公众号消息

  用户A关注了公众号B和公众号C

  • B发微博,消息ID为1001。LPUSH msg:AID 1001
  • C发微博,消息ID为1002。LPUSH msg:AID 1002
  • A查看微博前五条。LRANGE msg:AID 0 4 

五、集合(Set)

1,常用命令

#Set常用操作
SADD key member [member ...]                //往集合key中存入元素,元素存在则忽略,若key不存在则新建
SREM key member [member ...]                //从集合key中删除元素
SMEMBERS key                                //获取集合key中所有元素
SCARD key                                   //获取集合key中的元素个数
SISMEMBER key member                        //判断member元素是否存在于集合key中
SRANDMEMBER key [count]                     //从集合key中随机选出count个元素,元素不从key中删除
SPOP key [count]                            //从集合key中随机选出count个元素,元素从key中删除
#Set运算操作
SINTER key [key ...]                        //交集运算
SINTERSTORE destination key [key ...]       //将交集结果存入新集合destination中
SUNION key [key ...]                        //并集运算
SUNIONSTORE destination key [key ...]       //将并集结果存入新集合destination中
SDIFF key [key ...]                         //差集运算
SDIFFSTORE destination key [key ...]        //将差集结果存入新集合destination中

2,应用场景

a)微信微博点赞,收藏,标签

  • 点赞。SADD like:{消息ID} {用户ID}
  • 取消点赞。SREM like:{消息ID} {用户ID}
  • 检查用户是否点赞。SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}
  • 获取点赞的用户列表。SMEMBERS like:{消息ID}
  • 获取点赞用户数。SCARD like:{消息ID}

b)微博微信关注模型

  • A关注的人:aSet -> {b,c,d}
  • B关注的人:bSet -> {a,c,d,e}
  • C关注的人:cSet -> {a,b,d,e,f}
  • A和B共同关注的人:SINTER aSet bSet ->{c,d}
  • A关注的人也关注C:A可能认识的人:SDIFF bSet aSet -> {a,e}
    • SISMEMBER cSet b 
    • SISMEMBER cSet d

六、有序集合(sorted set)

1,常用命令

#ZSet常用操作
ZADD key score member [[score member]...]   //往有序集合key中加入带分值元素
ZREM key member [member...]                 //往有序集合key中删除元素
ZSCORE key member                           //返回有序集合key中元素member的分值
ZINCREBY key increment member               //为有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key                                   //返回有序集合key中元素个数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]          //正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]       //倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
#ZSet运算操作
ZUNIONSTORE destkey numberkeys key [key...] //并集计算(相同元素分值相加),numberkeys一共多少个key,WEIGHTS每个key对应的分值乘积
ZINTERSTORE destkey numberkeys key [key...] //交集计算(相同元素分值相加),numberkeys一共多少个key,WEIGHTS每个key对应的分值乘积

2,应用场景

a)微博热搜榜

  • 点击新闻:ZINCRBY hotNews:210218 1 春节零售餐饮消费超8000亿元  (将当前新闻的分值加1)
  • 展示当日排行前十:ZRERANGE hotNews:210218 0 9 WITHSCORES 
  • 七日搜索榜单计算:ZUNIONSTORE hotNews:210212-210218 7 hotNews:210212 hotNews:210213 ... hotNews:210218
  • 展示七日排行前七:ZREVRANGE hotNews:210212-210218 0 9 WITHSCORES

 

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路人甲

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