Redis的数据类型

1、Redis的数据类型

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

2、String 数据类型

string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。

string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

2.1、常用命令

Redis 中设置 string 类型的 key 命令如下：

• set key value：设置指定 key 的值。如果对同一key重复设值，后面的赋值会覆盖掉前面的

带后缀参数的命令说明：

• setex：同时设置 key 的超时秒数
• setpx：key的超时毫秒数，与EX互斥
• setnx：当数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库
• setxx：当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥

2.1.1、常规操作

Redis 中 string 类型的 key 的其他常用命令如下：

• get key：获取指定 key 的值。
• append key value：如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将指定的 value 拼接到该 key 原来值（value）的末尾。
• strlen key：获得 value 的字符串长度
• setnx key value：只有在 key 不存在时，才设置 key 的值，如果该 key 已存在，则该命令返回0，即设置失败。
• getrange key 起始位置 结束位置：获得指定范围的字符串段，类似 java 中的substring 方法。
• setrange key 起始位置 value：用指定的字符串 value 插入到已有的字符串的指定索引的位置。
• setex key 过期时间 value：设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。
• getset <key><value>：以新换旧，返回之前的 value 值，并设置新的 value 值。

2.1.2、数字操作

数字操作相关命令：

• incr key：将 key 中储存的数字值增1，只能对数字值操作。如果该 key 不存在，则新增 key 并设置值为1
• decr key：将 key 中储存的数字值减1，只能对数字值操作。如果该 key 不存在，则新增 key 并设置值为-1
• incrby | decrby key num：将 key 中储存的数字值增减指定的数值

2.1.3、批量操作

批量操作相关命令：

• mset key1 value1 key2 value2...（空格隔开）：同时设置一个或多个key-value对 
• mget：key1 key2 key3...（空格隔开）：同时获取一个或多个 key 的 value 值
• msetnx key1 value1 key2 value2 ...：同时设置一个或多个 key-value 对。当且仅当所有给定 key 都不存在时操作才成功，因为 Redis 的单操作都是原子性的，所以只要有一个失败所有的 key 都不会设置成功。

2.2、Redis字符串类型的数据结构

Redis 中 String 的类型的底层数据结构实际为简单动态字符串(Simple Dynamic String，缩写SDS)，是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于 Java 的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.

如上图所示，当前字符串实际分配的空间 capacity 一般要高于实际字符串长度 len。当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。

3、List 数据类型

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。一个列表最多可以包含 2³² - 1 个元素 (4294967295, 每个列表超过40亿个元素)。

它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

3.1、常用命令

生成一个 list 类型的 key 命令如下：

• lpush/rpush  key value1 value2 value3> .... ：从左边/右边插入一个或多个值。

• lpop/rpop key：从左边/右边取出一个值，并且会将该值删除。该方法返回取出的值，当某个key的值全部都取出时，该key也不将存在。

• rpoplpush key1 key2：从 key1 列表右边取出一个值，并且插到 key2 列表左边

• lrange key start stop：按照索引下标获得元素(从左到右)。如：lrange list 0 2，0表示从左边数的第一个，2表示从左边数的第三个。当 stop 索引为 -1 时，表示获取所有元素
  

• index key index：获取该 list 中指定索引的元素。
  

• llen key：获得 list 的元素数量

• linsert  key before|after value newvalue：在指定的 value 的前面或者后面插入一个新值 newvalue。

• lrem key n value：从左边开始将 n 个相同 value 值删除。注意，是将 n 个值为指定的 value 的元素删除掉

• lset key index value：将指定 index 索引的值替换成指定的 value

3.2、Redis中list类型的数据结构

List的数据结构为快速链表quickList。

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，也即是压缩列表。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。

当数据量比较多的时候才会改成quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据，结构上还需要两个额外的指针prev和next。Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样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。

4、set数据类型

Redis set 对外提供的功能与 list 类似是一个列表的功能，特殊之处在于 set 是可以自动去重的，即集合成员是唯一的，集合中不会有重复的数据。

Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。它底层其实是一个 value 为 null 的 hash 表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。O(1)复杂度的算法，查找数据的时间不会随着数据的增加而变长。

set 集合中最大的成员数为 2³² - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

4.1、常用命令

• sadd key value1 value2> .....：将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略。
• smembers key：取出该集合的所有值。
• sismember key value：判断集合 key 是否为含有该 value 值，有1，没有0。
• scard key：返回该集合的元素个数。
• srem key value1 value2 ....： 删除集合中的某些元素。
• spop key：随机从该集合中吐出一个值，并删除该值。
• srandmember key n：随机从该集合中取出n个值。每次取出的值都可能不一样，并且不会将这些值从集合中删除 。
• smove key1 key2 value：将 key1 集合中指定的移出到 key2 集合中。
• sinter key1 key2：返回两个集合的交集元素，即共有的元素集合。
• sunion key1 key2：返回两个集合的并集元素。
• sdiff key1 key2：返回两个集合的差集元素(即只属于 key1 中的，key2 不包含的元素集合)

4.2、Redis中set类型的数据结构

Set 数据结构是 dict 字典，字典是用哈希表实现的。

Java 中 HashSet 的内部实现使用的是 HashMap，只不过所有的 value 都指向同一个对象。Redis 的 set 结构也是一样，它的内部也使用 hash 结构，所有的 value 都指向同一个内部值。

5、Hash 数据类型

Redis hash 是一个键值对集合。Redis hash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。类似Java里面的Map<String,Object>

Redis 中每个 hash 可以存储 2³² - 1 键值对（40多亿）。

5.1、常用命令

• hset key field value：添加名为 key 的 hash 集合，并指定该 hash 中的某个字段 field 赋值为 value
• hget key field：获取 key 集合中的 field 的 value 值
• hmset key field1 value1 field2 value2...：批量设置 hash 中 filed 的值
• hexists key1 field：查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。
• hkeys key：列出该 hash 集合的所有field
• hvals key：列出该hash集合的所有value
• hincrby key field num：为哈希表 key 中的指定的 field 字段的 value 值加上增量值 num
  
• hsetnx key field value：将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在才会生效，否则不会有效果。
  

操作示例：

5.2、Redis中hash类型的数据结构

Hash类型对应的数据结构有两种：ziplist（压缩列表）、hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。

6、Zset数据类型

Redis 有序集合 zset 与普通集合 set 非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分（score），这个评分被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复的 。因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素。

访问有序集合的中间元素也是非常快的，因此你可以使用 zset 集合作为一个没有重复成员的有序列表。

6.1、常用命令

• zadd key score1 value1 score2 value2 …：将一个或多个元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。
• zrange key start stop [WITHSCORES]：返回有序集 key 中下标在<start><stop>之间的元素，参数 WITHSCORES 表示输出时是否需要让分数和值一起返回。
• zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]：返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
• zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count]：同上，改为从大到小排列。
• zincrby <key><increment><value>：为元素的score加上增量
• zrem  <key><value>：删除该集合下，指定值的元素
• zcount <key><min><max>：统计该集合，分数区间内的元素个数
• zrank <key><value>：返回该值在集合中的排名，从0开始。

操作示例：

6.2、Redis中zset类型的数据结构

SortedSet(zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。

zset底层使用了两个数据结构

（1）hash，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。

（2）跳跃表，跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表。