本文来说下Redis数据结构之集合

文章目录

概述
常用集合命令
相关命令
- 集合内的操作命令
- 集合间的操作命令
内部编码
- intset（整数集合）
- hashtable（哈希表）
- 具体示例
应用场景
- 用户标签
本文参考
本文小结

概述

集合（set）类型也是用来保存多个字符串元素，但和列表类型不一样的是，集合中不允许有重复元素，并且集合中的元素是无序的，不能通过索引下标获取元素。

如图所示，集合 user:1:follow 包含着 “it”、“music”、“his”、“sports” 四个元素，一个集合最多可以存储 2 ^ 32 - 1 个元素。Redis 除了支持集合内的增删改查，同时还支持多个集合取 交集、并集、差集。合理地使用好集合类型，能在实际开发中解决很多实际问题。

常用集合命令

官网 https://redis.io/commands#set

相关命令

集合内的操作命令

添加元素：sadd key element [element …]

返回结果为添加成功的 元素个数，例如：

127.0.0.1:6379> exists myset
(integer) 0
127.0.0.1:6379> sadd myset a b c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd myset a b
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

删除元素：srem key element [element …]

返回结果为成功删除 元素个数，例如：

127.0.0.1:6379> srem myset a b
(integer) 2
127.0.0.1:6379> srem myset hello
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

计算元素个数：scard key

scard 的时间复杂度为 O（1），它不会遍历集合所有元素，而是直接用 Redis 的内部的变量，例如：

127.0.0.1:6379> scard myset
(integer) 1
127.0.0.1:6379>

判断元素是否在集合中：sismember key element

如果给定元素 element 在集合内返回 1，反之返回 0。

127.0.0.1:6379> sismember myset c
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember myset cc
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

随机从集合返回指定个数元素：srandmember key [count]

[count] 是可选参数，如果不写默认为 1。

127.0.0.1:6379> sadd myset a b c d e f
(integer) 5
127.0.0.1:6379> srandmember myset 2
1) "d"
2) "f"
127.0.0.1:6379> srandmember myset 2
1) "a"
2) "b"
127.0.0.1:6379> srandmember myset
"d"

从集合随机弹出元素：spop key

spop 操作可以从集合中随机弹出一个元素，例如下面代码是一次 spop 后，集合元素变为 “d b a”

127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "b"
2) "e"
3) "a"
4) "c"
5) "f"
127.0.0.1:6379> spop myset
"b"
127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "e"
2) "a"
3) "c"
4) "f"
127.0.0.1:6379>

注意：Redis 从 3.2 版本开始， spop 也支持 [count] 参数。

srandmember 和 spop 都是随机从集合选出元素，两者不同的是 spop 命令执行后，元素会从集合中删除，而 srandmember 不会删除元素。

获取所有元素：smembers key

下面代码获取集合 myset 的所有元素，并且返回结果是无序的。

127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "e"
2) "a"
3) "c"
4) "f"
127.0.0.1:6379>

smembers 和 lrange、hgetall 都属于比较重的命令，如果元素过多存在阻塞 Redis 的可能性，这时候可以使用 sscan 命令来完成。

集合间的操作命令

现在有两个集合，它们分别是 user:1:follow 和 user:2:follow。

127.0.0.1:6379> sadd user:1:follow it music his sports
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sadd user:2:follow it news ent sports
(integer) 4
127.0.0.1:6379>

求多个集合的交集：sinter key [key …]

下面的代码是求 user:1:follow 和 user:2:follow 两个集合的交集，返回结果是 sports、it。

127.0.0.1:6379> sinter user:1:follow user:2:follow
1) "it"
2) "sports"
127.0.0.1:6379>

求多个集合的并集：suinon key [key …]

下面的代码是求 user:1:follow 和 user:2:follow 两个集合的并集，返回结果是 sports、it、his、news、music、ent。

127.0.0.1:6379> sunion user:1:follow user:2:follow
1) "music"
2) "ent"
3) "his"
4) "news"
5) "it"
6) "sports"
127.0.0.1:6379>

求多个集合的差集：sdiff key [key …]

下面的代码是求 user:1:follow 和 user:2:follow 两个集合的差集，返回结果是 music和 his。

127.0.0.1:6379> sdiff user:1:follow user:2:follow
1) "his"
2) "music"
127.0.0.1:6379>

前面三个求交集、并集和差集的操作得到的结果，如图所示：

将交集、并集、差集的结果保存

集合间的运算在元素较多的情况下会比较耗时，所以 Redis 提供了以下三个命令（原命令 + store）将集合间交集、并集、差集的结果保存在 destination key 中。

sinterstore destination key [key …] suionstore destination key [key …] sdiffstore destination key [key …]

下面的操作会将 user:1:follow 和 user:2:follow 两个集合的交集结果保存在 user:1_2:inter 中，user:1_2:inter 本身也是集合类型。

127.0.0.1:6379> sinterstore user:1_2:inter user:1:follow user:2:follow
(integer) 2
127.0.0.1:6379> type user:1_2:inter
set
127.0.0.1:6379> smembers user:1_2:inter
1) "it"
2) "sports"

有关集合的常用命令基本上就是这么多了，下表给出了集合常用命令的时间复杂度，开发人员可以根据自身需求进行选择。

内部编码

集合类型的内部编码有两种：

intset（整数集合）

当集合中的元素都是整数且元素个数小于 set-max-intset-entries 配置（默认 512 个）时，Redis 会选用 intset 来作为集合的内部实现，从而减少内存的使用。

hashtable（哈希表）

当集合类型无法满足 intset 的条件时，Redis 会使用 hashtable 作为集合的内部实现。

具体示例

内部编码为整数集合

当元素个数较少且都为整数时，内部编码为 intset。

127.0.0.1:6379> sadd setkey 1 2 3 4
(integer) 4
127.0.0.1:6379>  object encoding setkey
"intset"
127.0.0.1:6379>

内部编码为哈希

当元素个数超过 512 个，内部编码变为 hashtable

127.0.0.1:6379> sadd setkey 1 2 3 4 5 6 ... 512 513
(integer) 513
127.0.0.1:6379> scard setkey
(integer) 513
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"hashtable"

当某个元素不为整数时，内部编码也会变为 hashtable。

127.0.0.1:6379> sadd setkey a b
(integer) 2
127.0.0.1:6379> object encoding setkey
"hashtable"
127.0.0.1:6379>

有关集合类型的内存优化技巧，后面的文章会有专门的讲解。

应用场景

用户标签

集合类型比较典型的使用场景是标签（tag）。简单的举两个例子：

娱乐新闻推荐

一个用户可能对娱乐、体育比较感兴趣，另一个用户可能对历史、新闻比较感兴趣，这些兴趣点就是标签。有了这些数据就可以得到喜欢同一个标签的人，以及用户的共同喜好的标签，这些数据对于用户体验以及增强用户黏度比较重要。

电商人群分类

一个电子商务的网站会对不同标签的用户做不同类型的推荐，比如对数码产品比较感兴趣的人，在各个页面或者通过邮件的形式给他们推荐最新的数码产品，通常会为网站带来更多的利益。

下面使用集合类型实现标签功能。

给用户添加标签

sadd user:1:tags tag1 tag2 tag5
sadd user:2:tags tag2 tag3 tag5
...
sadd user:k:tags tag1 tag2 tag4
...

给标签添加用户

sadd tag1:users user:1 user:3
sadd tag2:users user:1 user:2 user:3
...
sadd tagk:users user:1 user:2
...

用户和标签的关系维护应该在一个事务内执行，防止部分命令失败造成的数据不一致，有关如何将两个命令放在一个事务中，后面会介绍 Lua 的使用。

删除用户下的标签

srem user:1:tags tag1 tag5
...

删除标签下的用户

srem tag1:users user:1
srem tag5:users user:1
...

计算用户共同感兴趣的标签

可以使用 sinter 命令，来计算用户共同感兴趣的标签。

sinter user:1:tags user:2:tags

上面只是给出了使用 Redis 集合类型实现标签的基本思路，实际上一个标签系统远比这个要复杂得多，不过集合类型的应用场景通常为以下几种：

命令组合	应用场景
sadd	Tagging（标签）
spop/srandmember	Random item（生成随机数，比如抽奖）
sadd + sinter	Social Graph（社交需求）

本文参考

《Redis 开发与运维》

本文小结

本文介绍了 Redis 中的集合的一些基本命令，包括集合内部的操作命令和集合之间的操作命令，其次还介绍了集合的内部编码转换和以用户行为标签为主的应用场景。

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