redis5大数据结构
redis的5大数据结构
- string
- list
- set
- zset
- hash
Redis（key）的操作
redis是Nosql数据库
以键值对的形式进行存储
常用命令
| 命令语法 | 描述 |
|---|---|
| keys * | 展示当前库的所有key |
| exists key | 判断指定key是否存在 |
| type key | 判断指定key是什么类型 |
| del key | 删除指定的key |
| unlink key | 将key从元数据keyspace中删除，真正的删除之后会进行 |
| expire key | 为指定key 绑定过期时间 秒为单位 |
| ttl key | 查看指定key还有多上时间过期 （-1：永不过期，-2：已经过期） |
| select 数据库编号 | 切换指定的数据库（redis中默认16个数据库，下标从0开始） |
| dbsize | 查看该库中key的数量 |
| flushdb | 清空当前库中的key |
| flushall | 清空所有库中的key |
String
介绍
String是redis中的基本数据类型，一个key对应一个value
一个redis中字符串value最多可以是512M
String类型是二进制安全的，我们可以通过字符串来表示图片，序列化对象等信息
常用命令
| 命令语法 | 描述 |
|---|---|
| set | 添加键值（如果添加的key已经存在则覆盖） |
| get | 获取指定键的值 |
| append | 对指定键追加值 |
| strlen | 获取value的字符串长度 |
| setnx | 添加键值，必须键不存在才能添加，如果存在就不能添加 |
| incr | 将key中存储的数字值增1 |
| decr | 将key中存储的数字值减1 |
| mset … | 同时设置多个键值对 |
| mget … | 同时获取多个键值对 |
| msetnx … | 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。 |
| getrange <起实位置> <结束位置> | 获取指定键的值的范围（索引从0开始） |
| setex <过期时间> | 设置键值的同时，设置时间 |
| getset | 以新换旧，设置了新值同时获得旧值。 |
命令的原子性
- 如果在单线程中的，当命令中出现错误，比如（mset）则回到命令执行前
- 如果在多线程中，在执行命令中，不会被打断
数据结构
redis中的String为简单动态字符串（Simple Dynamic String，缩写SDS），表示可以修改的字符串
底层类似于java的arraylist。
- 开始默认长度，随着字符串增长，可以进行自动扩容
- 可以进行字符串的拆分操作
如图中所示，内部为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。
List
介绍
单键多值
redis列表是简单的字符串列表，进行顺序排序
因为底层是双向链表，可以对前后，进行灵活的插入，但是通过索引找到指定下标的值效率不高**（类似于java的linklist）**
常用命令
| 命令语法 | 描述 |
|---|---|
| lpush/rpush … | 从左边/右边插入一个或多个值 |
| lpop/rpop | 从左边/右边吐出一个值。(吐出去一个值，就移出一个值) 值在键在，值光键亡。 |
| lrange |
按照索引获取中的数据（下标从0开始，从左向右计算） 0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有） |
| lindex | 按照索引下标获得元素(从左到右) |
| llen | 获得列表长度 |
| lrem | 从左边删除n个value(从左到右) |
| lset | 将列表key下标为index的值替换成value |
| linsert before | 在的后面插入插入值 |
数据结构
list的数据结构为快速的链表 quickList
在链表中元素较少情况下，使用ziplist进行存储，压缩链表。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。
Set
介绍
redis set对外提供功能于list类似单键多值
特殊在于set的值会进行自动排重
redis的set是string类型的无序集合，不可重复
常见命令
| 命令语法 | 描述 |
|---|---|
| sadd … | 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 | 取出该集合的所有值。 |
| sismember | 判断集合是否为含有该值，有1，没有0 |
| scard | 返回该集合的元素个数。 |
| srem … | 删除集合中的某个元素。 |
| spop | 随机从该集合中吐出一个值。（吐：类似于删除了） |
| srandmember | 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。 |
| sinter | 返回两个集合的交集元素。交集表示两个集合共同部分 |
| sunion | 返回两个集合的并集元素。并集就是两个集合中存在的部分 |
| sdiff | 返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的) |
并集示例：
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。
Redis哈希（Hash）
介绍
Redis的hash是一个键值对集合
Redis的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
类似于java中的Map<String,Object>
redis想要存储对象：一般都是使用Hash类型
对比使用其他方式存储对象的形式
常用命令
| 命令语法 | 描述 |
|---|---|
| hset | 给集合中的 键赋值 |
| hget | 从集合取出 value |
| hmset … | 批量设置hash的值 |
| hexists | 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。 |
| hkeys | 列出该hash集合的所有field |
| hvals | 列出该hash集合的所有value |
| hincrby | 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1 |
| hsetnx | 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在 |
数据结构
Hash类型对应的数据结构是两种：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。
Zset
介绍
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（score）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了 。
zset可以做到操作者设定评分进行对值得排序
set是无序得
因为Zset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。
常用命令
| 命令语法 | 描述 |
|---|---|
| zadd … | 将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。 |
| zrange [WITHSCORES] |
返回有序集 key 中，下标在之间的元素 带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。 start和stop表示的是下标，下标从0开始 |
| 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 | 为元素的score加上增量 |
| zrem | 删除该集合下，指定值的元素 |
| zcount | 统计该集合，分数区间内的元素个数 |
| zrank | 返回该值在集合中的排名，从0开始。 |
zrange命令展示
**[limit offset count]**可以进行分页
- offset：从那开始
- count：查找几个
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。
1.1.1. 跳跃表（跳表）
1、简介
有序集合在生活中比较常见，例如根据成绩对学生排名，根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现，可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、删除；平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂；链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树，实现远比红黑树简单。
2、实例
对比有序链表和跳跃表，从链表中查询出51
（1） 有序链表
要查找值为51的元素，需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。
（2） 跳跃表
从第2层开始，1节点比51节点小，向后比较。
21节点比51节点小，继续向后比较，后面就是NULL了，所以从21节点向下到第1层
在第1层，41节点比51节点小，继续向后，61节点比51节点大，所以从41向下
在第0层，51节点为要查找的节点，节点被找到，共查找4次。
从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高
要查找值为51的元素，需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。
（2） 跳跃表
[外链图片转存中…(img-lTy3FoCw-1629902213942)]
从第2层开始，1节点比51节点小，向后比较。
21节点比51节点小，继续向后比较，后面就是NULL了，所以从21节点向下到第1层
在第1层，41节点比51节点小，继续向后，61节点比51节点大，所以从41向下
在第0层，51节点为要查找的节点，节点被找到，共查找4次。
从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高
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