redis八种基本数据类型及其应用

NoSQL 开发中或多或少都会用到，也是面试必问知识点。最近这几天的面试每一场都问到了。但是感觉回答的并不好，还有很多需要梳理的知识点。这里通过几篇 Redis 笔记整个梳理一遍，后面再加上面试题。

Redis 系列：

1. Redis系列（一）Redis入门
2. Redis系列（二）Redis的8种数据类型
3. Redis系列（三）Redis的事务和Spring Boot整合
4. Redis系列（四）Redis配置文件和持久化
5. Redis系列（五）发布订阅模式、主从复制和哨兵模式
6. Redis系列（六）Redis 的缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩
7. Redis系列（七）Redis面试题
8. Redis命令参考

1、Redis 的五大数据类型

官网可查看命令： http://www.redis.cn/commands.html

Redis-key

127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> set name xxx
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> set age 1
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"
2) "name"
127.0.0.1:6379> exists name		# 判断key 是否存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists name1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> move name 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"
127.0.0.1:6379> set name yyy
OK
127.0.0.1:6379> expire name 10  # 设置key的过期时间，单位是秒
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl name		# 查看当前key的剩余过期时间
(integer) 7
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) -2
127.0.0.1:6379> type age		# 查看当前key的类型
string
127.0.0.1:6379> 

Redis 有以下 5 种基本的数据类型

1、String（字符串）

127.0.0.1:6379> set key1 v1			#设置值
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"v1"
127.0.0.1:6379> append key1 "hello"		# 追加值，如果不存在，相当于 set key
(integer) 7
127.0.0.1:6379> get key1
"v1hello"
127.0.0.1:6379> strlen key1		# 获取字符串长度
(integer) 7
127.0.0.1:6379> 

自增、自减

127.0.0.1:6379> set views 0
OK
127.0.0.1:6379> get views
"0"
127.0.0.1:6379> incr views		# 自增 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get views
"1"
127.0.0.1:6379> decr views       # 自减 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> decr views
(integer) -1
127.0.0.1:6379> get views
"-1"
127.0.0.1:6379> incrby views 10		# 设置步长、自增 10 
(integer) 9
127.0.0.1:6379> decrby views 5      # 设置步长、自减 5
(integer) 4

字符串范围

127.0.0.1:6379> set key1 "hello,world!"
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"hello,world!"
127.0.0.1:6379> getrange key1 0 3		# 截取字符串[0, 3]
"hell"
127.0.0.1:6379> getrange key1 0 -1		# 获取全部的字符串，和 get key一样
"hello,world!"
127.0.0.1:6379> 

替换：

127.0.0.1:6379> set key2 abcdefg
OK
127.0.0.1:6379> get key2
"abcdefg"
127.0.0.1:6379> setrange key2 1 xx
(integer) 7
127.0.0.1:6379> get key2
"axxdefg"
127.0.0.1:6379> 

setex(set with expire)：设置过期时间

和setnx(set if not exist)：不存在再设置（在分布式锁中会经常使用）

127.0.0.1:6379> setex key3 30 "hello"		# 设置 30 秒后过期
OK
127.0.0.1:6379> ttl key3					# 剩余过期时间
(integer) 25
127.0.0.1:6379> setnx mykey "redis"			# mykey 不存在时设置成功
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "key2"
2) "key1"
3) "views"
4) "mykey"
127.0.0.1:6379> setnx mykey "mongoDB"		# mykey 存在时设置失败
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get mykey					# mykey 值不变
"redis"
127.0.0.1:6379> 

mset 和 mget

127.0.0.1:6379> mset k1 v1 k2 v2 k3 v3		# 同时设置多个值
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "k1"
2) "k3"
3) "k2"
127.0.0.1:6379> mget k1 k2 k3			# 同时获取多个值
1) "v1"
2) "v2"
3) "v3"
127.0.0.1:6379> msetnx k1 v1 k4 v4       # msetnx 是一个原子性的操作，要么一起成功，要么都失败
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get k4
(nil)
127.0.0.1:6379>

对象

set user:1 {name:zhangsan, age:3}     # 设置一个 user:1 对象 值为 json  字符来保存一个对象

127.0.0.1:6379> mset user:1:name zhangsan user:1:age 2
OK
127.0.0.1:6379> mget user:1:name user:1:age
1) "zhangsan"
2) "2"
127.0.0.1:6379> 

getset：先 get 再 set

127.0.0.1:6379> getset db redis		# 如果不存在值，则返回 nil
(nil)
127.0.0.1:6379> get db
"redis"
127.0.0.1:6379> getset db mongodb		# 如果存在值，获取原来的值，并设置新的值
"redis"
127.0.0.1:6379> get db
"mongodb"
127.0.0.1:6379> 

String 的使用场景：value 除了是字符串以外还可以是数字

• 计数器
• 统计多单位的数量
• 粉丝数
• 对象缓存存储

2、List（列表）

基本的数据类型，列表。

在 Redis 中可以把 list 用作栈、队列、阻塞队列。

list 命令多数以 l开头。

127.0.0.1:6379> lpush list one			# 将一个值或者多个值，插入到列表的头部（左）
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush list two
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush list three 
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1			# 查看全部元素
1) "three"
2) "two"
3) "one"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 1				# 通过区间获取值
1) "three"
2) "two"
127.0.0.1:6379> rpush list right			# 将一个值或者多个值，插入到列表的尾部（右）
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "three"
2) "two"
3) "one"
4) "right"
127.0.0.1:6379> 

弹出 pop

127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "!"
2) "world"
3) "world"
4) "hello"
127.0.0.1:6379> lpop list		# 移除list的第一个元素
"!"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "world"
2) "world"
3) "hello"
127.0.0.1:6379> rpop list			# 移除list的第一个元素
"hello"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "world"
2) "world"
127.0.0.1:6379> 

索引 Lindex

127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "hjk"
2) "world"
3) "world"
127.0.0.1:6379> lindex list 1		# 通过下标获取list中的某一个值
"world"
127.0.0.1:6379> lindex list 0
"hjk"
127.0.0.1:6379> 

Llen 长度：

127.0.0.1:6379> llen list
(integer) 3
127.0.0.1:6379>

移除指定的值：

127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "hjk"
2) "world"
3) "world"
127.0.0.1:6379> lrem list 1 world		# 移除list集合中指定个数的value，精确匹配
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "hjk"
2) "world"
127.0.0.1:6379> lpush list hjk
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "hjk"
2) "hjk"
3) "world"
127.0.0.1:6379> lrem list 2 hjk
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "world"
127.0.0.1:6379> 

trim 截断

127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello1"
2) "hello2"
3) "hello3"
4) "hello4"
127.0.0.1:6379> ltrim mylist 1 2 # 通过下标截取指定长度，这个list已经被破坏了，截断之后只剩下截断后的元素
OK
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello2"
2) "hello3"
127.0.0.1:6379> 

rpoplpush ：移除列表的最后一个元素，将他移动到新的列表中。

127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello1"
2) "hello2"
3) "hello3"
127.0.0.1:6379> rpoplpush mylist myotherlist		# 移除列表的最后一个元素，将他移动到新的列表中。
"hello3"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1		# 查看原来的列表
1) "hello1"
2) "hello2"
127.0.0.1:6379> lrange myotherlist 0 -1		# 查看目标列表中，确实存在该值
1) "hello3"
127.0.0.1:6379> 

lset：将列表中指定下标的值替换为另一个值，更新操作

127.0.0.1:6379> exists list		# 判断这个列表是否存在
(integer) 0
127.0.0.1:6379> lset list 0 item		# 如果不存在的话，更新会报错
(error) ERR no such key
127.0.0.1:6379> lpush list value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange list 0 0 
1) "value1"
127.0.0.1:6379> lset list 0 item		# 如果存在，更新当前下标的值
OK
127.0.0.1:6379> lset list 1 other		# 如果不存在的话，更新会报错
(error) ERR index out of range
127.0.0.1:6379> 

linsert：将某个具体的value插入到列表中某个元素的前面或者后面

127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello1"
2) "hello2"
127.0.0.1:6379> linsert mylist before "hello2" hello
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello1"
2) "hello"
3) "hello2"
127.0.0.1:6379> linsert mylist after "hello2" hello
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "hello1"
2) "hello"
3) "hello2"
4) "hello"
127.0.0.1:6379> 

小结：

• list 实际上是一个链表，前后都可以插入
• 如果key不存在，创建新的链表
• 如果移除了所有的值，空链表，也代表不存在
• 在两边插入或者改动值，效率最高。

3、Set （集合）

127.0.0.1:6379> sadd myset "hello"		# set 集合中添加元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset "world"		
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers myset		    # 查看指定Set的所有值
1) "world"
2) "hello"
127.0.0.1:6379> sismember myset hello		# 判断某一个值是不是在set中
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember myset hello1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> scard myset		# 获取集合中的个数
(integer) 2
127.0.0.1:6379> sadd myset "hello2"		
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers myset   
1) "world"
2) "hello2"
3) "hello"
127.0.0.1:6379> srem myset hello   # 移除元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "world"
2) "hello2"
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "kkk"
2) "world"
3) "hjk"
4) "hello2"
127.0.0.1:6379> srandmember myset			# 随机抽取一个元素
"hjk"
127.0.0.1:6379> srandmember myset
"hello2"
127.0.0.1:6379> srandmember myset 2			# 随机抽取指定个数的元素
1) "world"
2) "hello2"
127.0.0.1:6379> srandmember myset 2
1) "hello2"
2) "hjk"
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "kkk"
2) "world"
3) "hjk"
4) "hello2"
127.0.0.1:6379> spop myset		# 随机删除元素
"hjk"
127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "kkk"
2) "world"
3) "hello2"
127.0.0.1:6379> spop myset
"hello2"
127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "kkk"
2) "world"
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "kkk"
2) "world"
127.0.0.1:6379> sadd myset2 set2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smove myset myset2 "kkk"			# 将一个特定的值，移动到另一个set集合中
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "world"
127.0.0.1:6379> smembers myset2
1) "kkk"
2) "set2"
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> smembers key1
1) "b"
2) "a"
3) "c"
127.0.0.1:6379> smembers key2
1) "e"
2) "d"
3) "c"
127.0.0.1:6379> sdiff key1 key2			# 差集
1) "b"
2) "a"
127.0.0.1:6379> sinter key1 key2         # 交集
1) "c"
127.0.0.1:6379> sunion key1 key2		# 并集
1) "e"
2) "a"
3) "c"
4) "d"
5) "b"

4、Hash(哈希)

也是 key - value 形式的，但是value 是一个map。

127.0.0.1:6379> hset myhash field xxx		# set 一个 key-value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myhash field			# 获取一个字段值
"xxx"
127.0.0.1:6379> hmset myhash field1 hello field2 world		# set 多个 key-value
OK
127.0.0.1:6379> hmget myhash field field1 field2			# 获取多个字段值
1) "xxx"
2) "hello"
3) "world"
127.0.0.1:6379> hgetall myhash				# 获取全部的数据
1) "field"
2) "xxx"
3) "field1"
4) "hello"
5) "field2"
6) "world"

127.0.0.1:6379> hdel myhash field1		# 删除指定的key，对应的value也就没有了
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hgetall myhash
1) "field"
2) "xxx"
3) "field2"
4) "world"
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> hlen myhash		# 获取长度
(integer) 2
127.0.0.1:6379> hexists myhash field1   # 判断指定key是否存在
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hexists myhash field2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hkeys myhash		# 获取所有的key
1) "field"
2) "field2"
127.0.0.1:6379> hvals myhash		# 获取所有的value
1) "xxx"
2) "world"
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> hset myhash field3 5		
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hincrby myhash field3 1		# 指定增量
(integer) 6
127.0.0.1:6379> hincrby myhash field3 -1
(integer) 5
127.0.0.1:6379> hsetnx myhash field4 hello		# 如果不存在则可以设置
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hsetnx myhash field4 world		# 如果存在则不能设置
(integer) 0
127.0.0.1:6379> 

Hash 适合存储经常变动的对象信息，String 更适合于存储字符串。

5、zset (有序集合)

127.0.0.1:6379> zadd myset 1 one		# 添加一个值
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myset 2 two 3 three	# 添加多个值
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zrange myset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> 

实现排序：

127.0.0.1:6379> zadd salary 2500 xiaohong
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd salary 5000 xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd salary 500 xaiozhang
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange salary 0 -1
1) "xaiozhang"
2) "xiaohong"
3) "xiaoming"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore salary -inf +inf		# 从小到大显示全部的用户
1) "xaiozhang"
2) "xiaohong"
3) "xiaoming"
127.0.0.1:6379> zrevrange salary 0 -1		# 从大到小进行排序
1) "xiaoming"
2) "xiaohong"
3) "xaiozhang"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore salary -inf +inf withscores   # 附带成绩的显示所有用户
1) "xaiozhang"
2) "500"
3) "xiaohong"
4) "2500"
5) "xiaoming"
6) "5000"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore salary -inf 2500 withscores			# 显示工资小于 2500 的用户
1) "xaiozhang"
2) "500"
3) "xiaohong"
4) "2500"

127.0.0.1:6379> zrange salary 0 -1
1) "xaiozhang"
2) "xiaohong"
3) "xiaoming"
127.0.0.1:6379> zrem salary xiaohong  # 移除特定元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange salary 0 -1
1) "xaiozhang"
2) "xiaoming"
127.0.0.1:6379> zcard salary		# 获取有序集合的个数
(integer) 2
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> zadd myset 1 hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myset 2 world 3 !
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zcount myset 1 3		# 获取指定区间的人员数量
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcount myset 1 2
(integer) 2

---

2、Redis 三种特殊数据类型

1、geospatial

Redis 在 3.2 推出 Geo 类型，该功能可以推算出地理位置信息，两地之间的距离。

文档： https://www.redis.net.cn/order/3687.html

借助网站模拟一些数据： http://www.jsons.cn/lngcode/

geoadd 添加地理位置

规则：两极无法直接添加，一般会下载城市数据，直接通过 Java 程序一次性导入。

有效的经度从 -180 度到 180 度。有效的纬度从 -85.05112878 度到 85.05112878 度。当坐标位置超出指定范围时，该命令将会返回一个错误。

(error) ERR invalid longitude latitude pair xxx yyy

添加一些模拟数据：

127.0.0.1:6379> geoadd china:city 116.40 39.90 beijing
(integer) 1
127.0.0.1:6379> geoadd china:city 121.47 31.23 shanghai
(integer) 1
127.0.0.1:6379> geoadd china:city 106.50 29.53 chongqing 114.05 22.52 shengzhen
(integer) 2
127.0.0.1:6379> geoadd china:city 120.16 30.24 hangzhou 108.96 34.26 xian
(integer) 2
127.0.0.1:6379> 

geopos 获得当前定位坐标值

127.0.0.1:6379> geopos china:city beijing		# 获得指定城市的经纬度
1) 1) "116.39999896287918091"
   2) "39.90000009167092543"
127.0.0.1:6379> geopos china:city shanghai
1) 1) "121.47000163793563843"
   2) "31.22999903975783553"
127.0.0.1:6379> 

geodist 获取两个位置之间的距离

单位：

• m 表示单位为米。
• km 表示单位为千米。
• mi 表示单位为英里。
• ft 表示单位为英尺。

如果用户没有显式地指定单位参数， 那么 GEODIST 默认使用米作为单位。

127.0.0.1:6379> geodist china:city beijing shanghai km	# 查看北京和上海直接的直线距离
"1067.3788"
127.0.0.1:6379> geodist china:city beijing chongqing km
"1464.0708"
127.0.0.1:6379> 

georedius 以给定的经纬度为中心，找出某一半径内的元素

127.0.0.1:6379> georadius china:city 110 30 1000 km # 以110, 30 这个点为中心，寻找方圆 1000km 的城市
1) "chongqing"
2) "xian"
3) "shengzhen"
4) "hangzhou"
127.0.0.1:6379> georadius china:city 110 30 500 km 
1) "chongqing"
2) "xian"
127.0.0.1:6379> georadius china:city 110 30 500 km withcoord	#  显示他人的定位信息
1) 1) "chongqing"
   2) 1) "106.49999767541885376"
      2) "29.52999957900659211"
2) 1) "xian"
   2) 1) "108.96000176668167114"
      2) "34.25999964418929977"
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> georadius china:city 110 30 500 km withdist #  显示到中心点的距离
1) 1) "chongqing"
   2) "341.9374"
2) 1) "xian"
   2) "483.8340"
127.0.0.1:6379> georadius china:city 110 30 500 km withdist withcoord count 1  # 指定数量
1) 1) "chongqing"
   2) "341.9374"
   3) 1) "106.49999767541885376"
      2) "29.52999957900659211"
127.0.0.1:6379> georadius china:city 110 30 500 km withdist withcoord count 2
1) 1) "chongqing"
   2) "341.9374"
   3) 1) "106.49999767541885376"
      2) "29.52999957900659211"
2) 1) "xian"
   2) "483.8340"
   3) 1) "108.96000176668167114"
      2) "34.25999964418929977"
127.0.0.1:6379> 

GEORADIUSBYMEMBER 找出位于指定元素周围的其他元素

127.0.0.1:6379> georadiusbymember china:city shanghai 1000 km
1) "hangzhou"
2) "shanghai"
127.0.0.1:6379> 

geo 底层实现原理其实就是 zset ，可以使用 zset 命令操作 geo

127.0.0.1:6379> zrange china:city 0 -1
1) "chongqing"
2) "xian"
3) "shengzhen"
4) "hangzhou"
5) "shanghai"
6) "beijing"
127.0.0.1:6379> zrem china:city beijing		# 删除一个元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange china:city 0 -1
1) "chongqing"
2) "xian"
3) "shengzhen"
4) "hangzhou"
5) "shanghai"
127.0.0.1:6379> 

2、hyperloglog

基数：数学上集合的元素个数，是不能重复的。

UV（Unique visitor）：是指通过互联网访问、浏览这个网页的自然人。访问的一个电脑客户端为一个访客，一天内同一个访客仅被计算一次。

Redis 2.8.9 版本更新了 hyperloglog 数据结构，是基于基数统计的算法。

hyperloglog 的优点是占用内存小，并且是固定的。存储 2^64 个不同元素的基数，只需要 12 KB 的空间。但是也可能有 0.81% 的错误率。

这个数据结构常用于统计网站的 UV。传统的方式是使用 set 保存用户的ID，然后统计 set 中元素的数量作为判断标准。但是这种方式保存了大量的用户 ID，ID 一般比较长，占空间，还很麻烦。我们的目的是计数，不是保存数据，所以这样做有弊端。但是如果使用 hyperloglog 就比较合适了。

127.0.0.1:6379> pfadd mykey a b c d e f g h i j	# 创建第一组元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PFCOUNT mykey					# 统计 mykey 基数
(integer) 10
127.0.0.1:6379> PFADD mykey2 i j z x c v b n m  # 创建第二组元素
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PFCOUNT mykey2					# 统计 mykey2 基数
(integer) 9
127.0.0.1:6379> PFMERGE mykey3 mykey mykey2		# 合并两组 mykey mykey2 => mykey3
OK
127.0.0.1:6379> PFCOUNT mykey3
(integer) 15
127.0.0.1:6379> 

3、bitmap 位图

bitmap就是通过最小的单位bit来进行0或者1的设置，表示某个元素对应的值或者状态。一个bit的值，或者是0，或者是1；也就是说一个bit能存储的最多信息是2。

bitmap 常用于统计用户信息比如活跃粉丝和不活跃粉丝、登录和未登录、是否打卡等。

这里使用一周打卡的案例说明其用法：

127.0.0.1:6379> setbit sign 0 1		# 周一打卡了
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 1 0		# 周二未打卡
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 2 0		# 周三未打卡
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 3 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 4 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 5 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 6 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> 

查看某一天是否打卡：

127.0.0.1:6379> GETBIT sign 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GETBIT sign 6
(integer) 0
127.0.0.1:6379> 

统计：统计打卡的天数

127.0.0.1:6379> BITCOUNT sign
(integer) 4
127.0.0.1:6379>