玩转Redis-Redis基础数据结构及核心命令

时间  2019-11-07
标签 redis 基础 数据 结构 核心 命令 栏目 Redis 繁體版
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  《玩转Redis》系列文章主要讲述Redis的基础及中高级应用，文章基于Redis5.0.4+。本文主要讲述Redis的常见基础数据结构，《玩转Redis-Redis基础数据结构及核心命令》相关操做命令为方便对比分析，使用脑图展现（若手机端查看图片不方便，可搜索zxiaofan前往PC网页端<CSDN、 开源中国 等平台>查看）。git

  最新思惟导图原图可联系公众号【zxiaofan】后台获取。
github

Redis-最新思惟导图原图

  本文更适合用于复习总结，阅读》实战》阅读 更有效果哟，主要包含如下内容：redis

  • String（字符串）；
  • List（列表）；
  • Set（集合）；
  • Hash（散列）；

  后续会介绍其余高级数据结构：数组

  • Sorted Set（有序集合）；
  • Bitmap（位图）；
  • HyperLogLog；
  • Streams（流）；

文章思路：安全

  • 数据结构应用场景及注意事项；
  • 数据结构各命令对比分析；

异常统一说明：
error（out of range）导图简写@EOOR；
负数偏移量表示倒数第几，导图简写@LBN（last but number）；bash

一、String

1.一、String应用场景及注意事项

1.1.一、String应用场景

  String能够说是Redis中最多见的数据结构，没有之一。
  String结构可存储字符串或者各类类型的二进制数据。服务器

  • 分布式锁；
  • 计数器；
  • 分布式全局惟一ID；

1.1.二、String注意事项

  String底层结构是动态字符串，可修改指定位置数据，经过预分配冗余空间减小内存的频繁分配，实际分配的空间capacity通常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，若是超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。字符串最大长度为512M（51210241024个字符）。
  数字及浮点数在Redis中以字符串形式存储。微信

// 如何证实 String最大长度是512M；
// 512M=512*1024*1024；
127.0.0.1:6379> setrange ran 536870911 a
(integer) 536870912
127.0.0.1:6379> strlen ran
(integer) 536870912
127.0.0.1:6379> append ran a
(error) ERR string exceeds maximum allowed size (512MB)
复制代码

1.二、String各命令对比分析

  String命令支持如下操做类型：单一操做、批量操做、字符操做、位操做、计数操做。数据结构

1.2.一、String单元素操做

【核心命令】：SET、SETNX、SETEX、PSETEX、GET、GETSET、APPEND、STRLEN；app

注意：

  • 【SET】：Redis2.6.12+版本支持设置value值时，同时设置过时时间，此操做为原子操做；
  • 【PSETEX】：Redis2.6.0+版本支持，可将过时时间精确到毫秒；

【Redis-String单元素操做】命令简述：

命令 功能 参数
SET 设置value值，支持选项 key value [expiration EX seconds/PX milliseconds] [NX/XX]
SETNX key不存在才容许设置 key value
SETEX 设置value及过时时间（秒） key seconds value
PSETEX 设置value及过时时间（毫秒） key milliseconds value
GET 查询指定key key
GETSET 查询返回旧值设置新值 key value
APPEND value追加字符串 key value
STRLEN 查询value长度 key

【Redis-String单元素操做】命令详细对比分析以下：

Redis-String单元素操做

1.2.二、String批量操做

【核心命令】：MSET、MGET；

注意：

  • MGET、MSET是Redis命令中的Boss，由于执行这两个命令是毫不会失败的。
  • 【MSET】操做具备原子性，不存在部分key更新成功而部分key更新失败的状况；
  • 【MGET】若是value不是String类型，将返回nil；

【Redis-String批量操做】命令简述：

命令 功能 参数
MSET 批量设置 key value [key value ...]
MGET 批量查询 key [key ...]

【Redis-String批量操做】命令详细对比分析以下：

Redis-String批量操做

1.2.三、String指定范围处理

【核心命令】：SETRANGE、GETRANGE；

注意：

  • 【SETRANGE、GETRANGE】 在操做对象较小时，时间复杂度近似当作O(1)；
  • 【SETRANGE】在特定状况下会形成服务器阻塞（value不存在或很小+偏移量offset很大），具体阻塞时长与服务器有关；

【Redis-String指定范围处理】命令简述：

命令 功能 参数
SETRANGE 设置指定偏移量位置的字符 key offset value
GETRANGE 查询指定区间字符串 key start end【@LBN；offset大于len将自动以len为准】

【Redis-String指定范围处理】命令详细对比分析以下：

Redis-String指定范围处理

1.2.四、String递增操做

【核心命令】：INCR/DECR、INCRBY/DECRBY、INCRBYFLOAT；

注意：

  • String结构能存储数字？由于数字在Redis中是以字符串形式保存的；
  • 【INCR/DECR】 支持加减1；
  • 【INCRBY/DECRBY】 支持 加减指定整数，参数支持负数；
  • 【INCRBYFLOAT】 支持 加减指定浮点数，参数支持负数；
  • 递增命令时间负责度都是O(1)；

【Redis-String递增操做】命令简述：

命令 功能 参数
INCR/DECR 递增/1递减1 key
INCRBY/DECRBY 递增n/递减n key increment（支持负数）
INCRBYFLOAT 递增浮点值 key increment（支持负数）

【Redis-String递增操做】命令详细对比分析以下：

Redis-String递增操做

1.2.五、String位操做

【核心命令】：SETBIT、BITOP、GETBIT、BITCOUNT、BITFIELD、BITPOS；

注意：

  • 【BITOP】支持逻辑操做，且AND、或OR、异或XOR、非NOT；
  • 因为按位存储很是节省空间，位操做特别适合于对连续的海量数据作标记。好比贴吧签到，标记天天是否签到，1天1标识位，则10年=10*365bit=456byte。

【Redis-String位操做】命令简述：

命令 功能 参数
SETBIT 指定偏移量bit位置设置值 key offset value【0=< offset< 2^32】
BITOP 对一个或多个key执行逻辑操做，并将结果保存到destkey operation destkey key [key ...]【AND, OR, XOR, NOT】
GETBIT 查询指定偏移位置的bit值 key offset
BITCOUNT 统计指定区间bit为1的数量 key [start end]【@LBN】
BITFIELD 操做多字节位域 key [GET type offset] [SET type offset value] [INCRBY type offset increment] [OVERFLOW WRAP/SAT/FAIL]
BITPOS 查询指定区间第一个被设置成1的bit位的位置 key bit [start] [end]【@LBN】

【Redis-String位操做】命令详细对比分析以下：

Redis-String位操做

二、List

2.一、List应用场景及注意事项

2.1.一、List应用场景

  • List可用于构建队列（右进左出/先进先出）、栈（右进右出/先进后出）;
  • 存储相关数据，好比文章的相关文章ID，可用于文章推荐；
  • 高级使用：quicklist快速链表；

2.1.二、List注意事项

  • 元素是String，按插入顺序排序；
  • 插入、弹出快，O(1)；
  • 索引慢（查询），O(n)；
  • List查询操做相似Java链表的get(int index)，须要对链表遍历，性能随index的增大而下降；
  • lindex的index可为负数，-1表示倒数第一个元素，-2倒数第二个；
  • List的index参数存在越界问题； -List的start、stop参数不存在越界问题；
  • 列表弹出最后一个元素后，结构自动被删除，内存被回收；
  • List左头右尾（记忆：我国自古就有左为尊的说法，左才是头）；

2.二、List各命令对比分析

概述：

  • List命令支持如下操做类型：新增元素、弹出元素、处理指定位置元素。
  • List主命令L开头（左侧处理）、右侧处理目录R开头、阻塞命令B开头；
  • List的超时timeout为0表示无限阻塞；

2.2.一、List新增元素

【核心命令】：LPUSH、RPUSH、LPUSHX、RPUSHX、RPOPLPUSH、BRPOPLPUSH；

注意：

  • 【LPUSH / RPUSH】 支持批量添加元素；
  • 【RPOPLPUSH】 拆分红2个命令理解：RPOP（src）+ LPUSH（dest）；
  • 【RPOPLPUSH】可做为安全队列：ListA取出消息放入“处理中的ListB”，处理完毕移除ListB；外挂监控ListB的超时状况；

【Redis-List新增元素操做】命令简述：

命令 功能 参数
LPUSH / RPUSH （批量）添加元素 key value [value ...]
LPUSHX / RPUSHX 向已存在的list中添加单个元素 key value
RPOPLPUSH 弹出source尾压入dest头部 source destination
BRPOPLPUSH 阻塞式弹出source压入dest source destination timeout

【Redis-List新增元素操做】命令详细对比分析以下：

Redis-List新增元素操做

2.2.二、List弹出元素

【核心命令】：LPOP、RPOP、BLPOP、BRPOP；

注意：

  • 【BLPOP】为LPOP的阻塞版本，0表示无限阻塞；
  • 弹出元素操做时间复杂度都是O(1)；

【Redis-List弹出元素操做】命令简述：

命令 功能 参数
LPOP / RPOP 弹出元素 key
BLPOP / BRPOP 阻塞式弹出元素 key [key ...] timeout

【Redis-List弹出元素操做】命令详细对比分析以下：

Redis-List弹出元素操做

2.2.三、List处理指定位置元素

【核心命令】：LSET、LINDEX、LRANGE、LTRIM、LREM；

注意：

  • 【ltrim】支持保留区间内的值，可实现定长链表；
  • 【LRANGE、LTRIM】不会越界；
  • List处理指定位置相关命令时间复杂度可记为O(N)；

【Redis-List处理指定位置元素】命令简述：

命令 功能 参数
LSET 指定位置设置元素 key index value
LINDEX 查询指定位置元素 key index
LRANGE 查询指定区间元素 key start stop
LTRIM 保留指定区间元素 key start stop
LREM 移除前/后count次的value元素 key count value

【Redis-List处理指定位置元素】命令详细对比分析以下：

Redis-List处理指定位置元素

三、Set

3.一、Set应用场景及注意事项

3.1.一、Set应用场景

  • 相似Java的HashSet，键值无序惟一，可用于去重；
  • Set支持交集运算，可用于查找QQ共同好友；

3.1.二、Set注意事项

  • Set支持集合运算（差集、交集、并集）；
  • Set底层实现至关于特殊字典，value都是NULL；
  • 集合最后一个元素移除后，结构自动删除，内存被回收；

3.二、Set各命令对比分析

概述：

  • Set命令支持如下操做类型：集合运算、增删移动及统计；
  • Set命令都是S开头；

3.2.一、Set增删移动及统计

【核心命令】：SADD（增）、SCADD（数量统计）、SISMEMBER（存在）、SMEMBERS（全部元素）、SREM（移除）、SMOVE（移动）；

注意：

  • Redis2.4+，SADD、SREM支持批量添加元素；
  • 【SMEMBERS】将返回Set中全部元素，慎用，请使用SSCAN代替；
  • 【SRANDMEMBER】返回count个随机元素，支持count为负；SPOP返回并移除count个随机元素，不支持count为负（越界异常）；

【Redis-Set增删移动及统计】命令简述：

命令 功能 参数
SADD （批量）添加元素到Set中 key member [member ...]
SCARD 统计Set中元素数量 key
SISMEMBER 判断指定元素是否存在于Set中 key member
SMEMBERS 返回Set中的全部元素 key
SMOVE 移动Set的指定元素到另外一个集合 source destination member
SRANDMEMBER 返回Set中count个随机元素 key [count]
SPOP 移除并返回Set中count个随机元素 key [count]
SREM 移除Set中指定的元素 key member [member ...]
SSCAN 迭代Set key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

【Redis-Set增删移动及统计】命令详细对比分析以下：

Redis-Set增删移动及统计

3.2.二、Set集合运算（差集、交集、并集）

【核心命令】：差集SDIFF/SDIFFSTORE、交集SINTER/SINTERSTORE、并集SUNION/SUNIONSTORE；

注意：

  • 主命令加STORE表示将对应的结果存入指定目标Set中；
  • 对于“STORE”命令，若是destkey已存在，destkey的值将会被覆盖；
  • 交集的时间复杂度是(N*M)，差集/并集的时间复杂度是O(N)；

【Redis-Set集合运算】命令简述：

命令 功能 参数
SDIFF 【差集】返回在第一个set中但不在其余set中的元素集合 key [key ...]
SDIFFSTORE 【差集】将SDIFF结果存入destination destination key [key ...]
SINTER 【交集】返回（多个）set集合的交集 key [key ...]
SINTERSTORE 【交集】将多个set集合的交集存入dest destination key [key ...]
SUNION 【并集】返回多个set的并集 key [key ...]
SUNIONSTORE 【并集】将多个set集合的并集存入dest destination key [key ...]

【Redis-Set集合运算】命令详细对比分析以下：

Redis-Set集合运算

四、Hash

4.一、Hash应用场景及注意事项

4.1.一、Hash应用场景

  • 记录一个对象的多个属性，如员工的姓名/生日/职级，文章的点赞数/阅读数/收藏数；

4.1.二、Hash注意事项

  • 相似Java的HashMap，数组+链表，结构是<rediskey , <hashkey1, hashvalue1>>；
  • 字典key、value都只能是字符串（数字在redis里面是以 sds 字符串形式存在）；
  • 使用渐进式rehash策略：高性能，不堵塞服务；而HashMap的rehash是一次性hash，很耗时；
  • 【优势】支持按需存取指定字段；
  • 【缺点】hash结构存储消耗高于单个字符串；

4.二、Hash各命令对比分析

概述：

  • Hash命令支持如下操做类型：新增、查询、统计、修改、删除（增删改查及统计）；

4.2.一、Hash新增、查询元素

【核心命令】：HSET、HSETNX、HMSET；HGET、HMGET、HGETALL；

注意：

  • 【HSET】field存在则覆盖；HSETNX：field不存在才赋值；
  • 【HMSET、HMGET】支持批量操做；

【Redis-Hash新增、查询元素】命令简述：

命令 功能 参数
HSET 设置hash中指定字段的值 key field value
HSETNX field不存在才设置hash中指定field的值 key field value
HMSET 批量设置hash值 key field value [field value ...]
HGET 查询hash中指定字段的值 key field
HMGET 批量查询指定field的value key field [field ...]
HGETALL 查询全部field-value列表 key

【Redis-Hash新增、查询元素】命令详细对比分析以下：

Redis-Hash新增、查询元素

4.2.二、Hash统计、修改、删除

【核心命令】：HKEYS、HVALS、HLEN；HDEL、HEXISTS、HSTRLEN；HINCRBY、HINCRBYFLOAT；HSCAN；

注意：

  • 支持查询Hash中全部field、全部value；
  • 【HVALS】不是HVALUES；
  • 【HINCRBY】支持增长Hash中指定field的值（点赞数/阅读数/收藏数）；

【Redis-Hash统计、修改、删除】命令简述：

命令 功能 参数
HKEYS 查询全部field列表 key
HVALS 查询全部value列表 key
HLEN 查询hash的field数量 key
HDEL 移除hash中指定field字段 key field [field ...]
HEXISTS 判断hash中是否存在指定field key field
HSTRLEN 查询hash中filed关联的value字符串的长度 key field
HINCRBY 增长hash中指定field的值 key field increment
HINCRBYFLOAT 增长hash中指定field的值 key field increment
HSCAN 基于游标迭代hashes key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

【Redis-Hash统计、修改、删除】命令详细对比分析以下：

Redis-Hash统计、修改、删除

五、后记

  《玩转Redis-Redis基础数据结构及核心命令》至此结束，后续将继续分享Redis其余数据结构及核心命令。

祝君好运！
Life is all about choices！
未来的你必定会感激如今拼命的本身！
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