Redis系列一之数据结构

一、Redis简介

　　redis是一个高性能的key-value非关系数据库，它可以存键(key)与5种不同类型的值(value)之间的映射(mapping)，支持存储的value类型包括:String(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(有序集合)和hash(散列表)。这些收据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作，而且这些操作都是原子性的。在此基础上，redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样，为了保证效率，数据都是缓存在内存中。区别的是redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件，并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。

　　1、Redis安装设置

　　Redis对于Linus是官方支持的，安装和使用按照官方指导，Windows系统下安装参照博文http://blog.csdn.net/renfufei/article/details/38474435/。

　　2、Redis与其他数据库的对比

　　下图展示了一部分在功能上与Redis有重叠的数据库服务和缓存服务器，从这张表可以看到

名称	类型	数据存储选项	查询类型	附加功能
Redis	使用内存存储（in-memory）的非关系数据库	字符串、列表、集合、散列表、有序集合	每种数据类型都有自己的专属命令，另外还有批量操作（bulk operation）和不完全（partial）的事务支持	发布与订阅，主从复制（master/slave replication），持久化，脚本（存储过程，stored procedure）
memcached	使用内存存储的键值缓存	键值之间的映射	创建命令、读取命令、更新命令、删除命令以及其他几个命令	为提升性能而设的多线程服务器
MySQL	关系数据库	每个数据库可以包含多个表，每个表可以包含多个行；可以处理多个表的视图（view）；支持空间（spatial）和第三方扩展	SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、函数、存储过程	支持ACID性质（需要使用InnoDB），主从复制和主主复制 （master/master replication）
PostgreSQL	关系数据库	每个数据库可以包含多个表，每个表可以包含多个行；可以处理多个表的视图；支持空间和第三方扩展；支持可定制类型	SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、内置函数、自定义的存储过程	支持ACID性质，主从复制，由第三方支持的多主复制（multi-master replication）
MongoDB	使用硬盘存储（on-disk）的非关系文档存储	每个数据库可以包含多个表，每个表可以包含多个无schema（schema-less）的BSON文档	创建命令、读取命令、更新命令、删除命令、条件查询命令等	支持map-reduce操作，主从复制，分片，空间索引（spatial index）

　　3、持久化方法

　　Redis拥有两种不同的持久化方法，它们都可以用小而紧凑的格式将存储在内存中的数据写入硬盘。

　　第一种：时间点转储

　　转储操作既可以在“指定时间段内有指定数量的写操作执行“这一条件被满足时执行，又可以通过调用两条转储到硬盘命令中的任何一台执行。

　　第二种：将所有修改了数据库的命令都写入一个只追加文件里面，用户可以根据数据的重要程度，将只追加写入设置为不同步，每秒同步一次或者每写入一个命令就同步一次。

二、Redis数据结构

Redis可以存储键与5种不同数据结构类型之间的映射，下面的表格介绍了它们的语义：

结构类型	结构存储的值	结构的读写能力
STRING	可以是字符串、整数或者浮点数	对整个字符串或者字符串的其中一部分执行操作；对整数和浮点数执行自增（increment）或者自减（decrement）操作
LIST	一个链表，链表上的每个节点都包含了一个字符串	从链表的两端推入或者弹出元素；根据偏移量对链表进行修剪（trim）；读取单个或者多个元素；根据值查找或者移除元素
SET	包含字符串的无序收集器（unordered collection），并且被包含的每个字符串都是独一无二、各不相同的	添加、获取、移除单个元素；检查一个元素是否存在于集合中；计算交集、并集、差集；从集合里面随机获取元素
HASH	包含键值对的无序散列表	添加、获取、移除单个键值对；获取所有键值对
ZSET（有序集合）	字符串成员（member）与浮点数分值（score）之间的有序映射，元素的排列顺序由分值的大小决定	添加、获取、删除单个元素；根据分值范围（range）或者成员来获取元素

　　1、String字符串

Redis的String和其他编程语言或者其它键值存储提供的字符串非常相似。下图描述了字符串常用的三个命令：

命令	行为
GET	获取存储在给定键中的值
SET	设置存储在给定键中的值
DEL	删除存储在给定键中的值（这个命令可以用于所有类型）

　　使用示例：

　　

　　2、List列表

一个列表结构可以有序的存储多个字符串。list常用的命令如下表所示：、

命令	行为
RPUSH	将给定值推入列表的右端
LRANGE	获取列表在给定范围上的所有值
LINDEX	获取列表在给定位置上的单个元素
LPOP	从列表的左端弹出一个值，并返回被弹出的值

　　使用示例：

　　

　　此外，redis列表还有从列表里面移除元素、将元素插入列表中间、将列表修剪至指定长度的命令，在此不再赘述。

　　3、set集合

　　Redis的集合和列表都可以存储多个字符串，它们的不同之处在于，列表可以存储多个相同的字符串，而集合则通过使用散列表来保证自己存储的每个字符串都是各不相同的。set常用的命令如下表所示：

命令	行为
SADD	将给定元素添加到集合
SMEMBERS	返回集合包含的所有元素
SISMEMBER	检查给定元素是否存在于集合中
SREM	如果给定的元素存在于集合中，那么移除这个元素

　　使用示例：

　　

　　4、Hash散列

　　Redis的散列可以存储多个键值对之间的映射，和字符串一样，散列存储的值既可以是字符串又可以是数字值，并且可以对散列存储的数字值执行自增和自减操作。散列常用的命令如下表所示:

命令	行为
HSET	在散列里面关联起给定的键值对
HGET	获取指定散列键的值
HGETALL	获取散列包含的所有键值对
HDEL	如果给定键存在于散列里面，那么移除这个键

　　使用示例：

　　

　　5、zset有序集合

　　有序集合和散列一样，都用于存储键值对：有序集合的键被称为成员，每个成员都是独一无二的，而有序集合的则被称为分值，分值必须为浮点数。有序集合是Redis里面唯一一个既可以根据成员访问元素（这一点和散列一样），又可以根据分值以及分值的排列顺序来访问元素的结构。有序集合的常用命令如下表所示：

命令	行为
ZADD	将一个带有给定分值的成员添加到有序集合里面
ZRANGE	根据元素在有序排列中所处的位置，从有序集合里面获取多个元素
ZRANGEBYSCORE	获取有序集合在给定分值范围内的所有元素
ZREM	如果给定成员存在于有序集合，那么移除这个成员

　　使用示例：

　　

三、Java中使用Jedis操作Redis

　　使用Java操作Redis需要添加jar包依赖：

   <dependency>
        <groupId>redis.clients</groupId>
        <artifactId>jedis</artifactId>
        <version>2.7.3</version>
    </dependency>    

　　测试代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

public class JedisUtilTest
{
    private Jedis jedis;
    @Before
    public void setUp() throws Exception
    {
        jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379);
    }
    @Test
    public void testString()
    {
        jedis.set("name", "xujian");
        jedis.set("age", "23");
        String username = jedis.get("name");
        String age = jedis.get("age");
        System.out.println(username + ":" + age);
        jedis.del("name"); // 删除key对应的记录
        System.out.println(jedis.get("name")); // 执行结果为null
        jedis.incr("age"); // 进行加1操作
        System.out.println(jedis.get("age"));
    }
    @Test
    public void testMap()
    {
        Map<String, String> user = new HashMap<String, String>();
        user.put("name", "minxr");
        user.put("pwd", "password");
        jedis.hmset("user", user);
        // 取出user中的name，执行结果:[minxr]-->注意结果是一个泛型的List
        // 第一个参数是存入redis中map对象的key，后面跟的是放入map中的对象的key，后面的key可以跟多个，是可变参数
        List<String> rsmap = jedis.hmget("user", "name");
        System.out.println(rsmap);
        // 删除map中的某个键值
        // jedis.hdel("user","pwd");
        System.out.println(jedis.hmget("user", "pwd")); // 因为删除了，所以返回的是null
        System.out.println(jedis.hlen("user")); // 返回key为user的键中存放的值的个数1
        System.out.println(jedis.exists("user"));// 是否存在key为user的记录 返回true
        System.out.println(jedis.hkeys("user"));// 返回map对象中的所有key [pwd, name]
        System.out.println(jedis.hvals("user"));// 返回map对象中的所有value [minxr,
                                                // password]
        Iterator<String> iter = jedis.hkeys("user").iterator();
        while (iter.hasNext())
        {
            String key = iter.next();
            System.out.println(key + ":" + jedis.hmget("user", key));
        }
    }
    @Test
    public void testList()
    {
        // 开始前，先移除所有的内容
        jedis.del("java framework");
        System.out.println(jedis.lrange("java framework", 0, -1));
        // 先向key java framework中存放三条数据
        // lpush表示将元素插入到list的头部
        // rpush表示将元素插入到list的尾部
        jedis.lpush("java framework", "spring");
        jedis.lpush("java framework", "struts");
        jedis.lpush("java framework", "hibernate");
        // 再取出所有数据jedis.lrange是按范围取出，
        // 第一个是key，第二个是起始位置，第三个是结束位置，jedis.llen获取长度 -1表示取得所有
        System.out.println(jedis.lrange("java framework", 0, -1));
    }
    @Test
    public void testSet()
    {
        // 添加
        jedis.sadd("sname", "minxr");
        jedis.sadd("sname", "jarorwar");
        jedis.sadd("sname", "tony");
        jedis.sadd("sanme", "noname");
        // 移除noname
        jedis.srem("sname", "noname");
        System.out.println(jedis.smembers("sname"));// 获取所有加入的value
        System.out.println(jedis.sismember("sname", "minxr"));// 判断 minxr是否为sname集合的元素
        System.out.println(jedis.srandmember("sname")); //从集合中随机返回一个元素
        System.out.println(jedis.scard("sname"));// 返回集合的元素个数
    }
    
    @Test
    public void testZset()
    {
        jedis.zadd("myzset", 878, "xujian");
        jedis.zadd("myzset", 123, "xiewei");
        jedis.zadd("myzset", 345, "luyang");
        jedis.zadd("myzset", 678, "xxy");
        
        System.out.println(jedis.zcard("myzset"));//元素个数
        Set<String> zset=jedis.zrange("myzset", 0, -1);
        
        for (Object object : zset)
        {
            System.out.println(object.toString());
        }
    }
}

四、参考资料

　　1、http://www.epubit.com.cn/book/onlinechapter/33966