分布式缓存Redis之数据类型

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-05-10 06:08 164阅读 0赞

### 写在前面 ###

本学习教程所有示例代码见GitHub：[https://github.com/selfconzrr/Redis\_Learning][https_github.com_selfconzrr_Redis_Learning]

Redis 数据类型官方文档：[http://www.redis.net.cn/tutorial/3505.html][http_www.redis.net.cn_tutorial_3505.html]

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)

### 使用场景及简介 ###

**String：**

string是最简单的类型，你可以理解成与Memcached是一模一样的类型，一个key对应一个value，其上支持的操作与Memcached的操作类似。但它的功能更丰富。

string类型是**二进制安全**的。意思是redis的string可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。从内部实现来看其实string可以看作byte数组，最大上限是1G字节，下面是string类型的定义:

struct sdshdr {
    　　long len;
    　　long free;
    　　char buf[];
    　　};

其中：

len是buf数组的长度。

free是数组中剩余可用字节数，由此可以理解为什么string类型是二进制安全的了，因为它本质上就是个byte数组，当然可以包含任何数据了。

buf是个char数组用于存贮实际的字符串内容，其实char和c\#中的byte是等价的，都是一个字节。

另外string类型可以被部分命令按int处理。比如incr等命令，如果只用string类型，redis就可以被看作加上持久化特性的memcached。当然redis对string类型的操作比memcached还是多很多的。

学习的时候，就有个疑问了：**什么是二进制安全？为什么string是二进制安全的？**

见博文：[http://blog.csdn.net/u011489043/article/details/78738374][http_blog.csdn.net_u011489043_article_details_78738374]

**LIST：**

Redis的list类型其实就是一个每个子元素都是string类型的**双向链表**。链表的最大长度是(2的32次方)。我们可以通过push,pop操作从链表的头部或者尾部添加删除元素。这使得list既可以用作栈，也可以用作队列。

list的pop操作还有阻塞版本的，当我们\[l/r\]pop一个list对象时，如果list是空，或者不存在，会立即返回nil。但是阻塞版本的b\[l/r\]pop则可以阻塞，当然可以加超时时间，超时后也会返回nil。

为什么要阻塞版本的pop呢，主要是为了**避免轮询**。举个简单的例子如果我们用list来实现一个工作队列，执行任务的thread可以调用阻塞版本的pop去获取任务。这样就可以避免轮询去检查是否有任务存在，当任务来时候工作线程可以立即返回，也可以避免轮询带来的延迟。  
　　  
  **应用：** 可以作为消息队列，LPUSH链表头作为生产者插入消息，RPOP作为消费者取得消息。

**Hash：**

Redis hash是一个string类型的field和value的映射表。它的添加、删除操作都是O(1)(平均)。hash特别适合用于存储对象。相较于将对象的每个字段存成单个string类型。将一个对象存储在hash类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。

省内存的原因是新建一个hash对象时，开始是用zipmap(又称为small hash)来存储的。这个zipmap其实并不是hash table，但是zipmap相比正常的hash实现可以节省不少hash本身需要的一些元数据存储开销。尽管zipmap的添加，删除，查找都是O(n)，但是由于一般对象的field数量都不太多。所以使用zipmap也是很快的,也就是说添加删除平均还是O(1)。如果field或者value的大小超出一定限制后，Redis会在内部自动将zipmap替换成正常的hash实现。这个限制可以在配置文件中指定。

hash-max-zipmap-entries 64 #配置字段最多64个。
    hash-max-zipmap-value 512 #配置value最大为512字节。

**应用：** AIOP中用户标签信息使用HASHMAP存储，存储结构为user:phone tag1 val1 tag2 val2 ，AIOP传递客户手机号，即可通过HGET user:phone tag1 tag2 取出标签值。

**Set：**

Redis的set是string类型的**无序集合**。set元素最大可以包含(2的32次方)个元素。

set的是通过hash table实现的，所以**添加、删除和查找的复杂度都是O(1)**。hash table会随着添加或者删除自动的调整大小。需要注意的是调整hash table大小时候需要同步(获取写锁)会阻塞其他读写操作，可能不久后就会改用跳表(skip list)来实现，跳表已经在sorted set中使用了。关于set集合类型除了基本的添加删除操作，其他有用的操作还包含集合的取并集(union)，交集(intersection)，差集(difference)。**通过这些操作可以很容易的实现sns中的好友推荐和blog的tag功能**。

**应用：** COC中将符合标签的用户进行聚类，存放到Set中，比如set1 存放学生标签用户、set2存放低消费用户、set3存放非合约用户，那么取出可能购买小米的低消非合约学生用户群：

SINTERSTORE  aset set1 set2 // 将set1与set2的交集赋给aset
    SDIFF aset set3   //取aset与set3的差集

**Sorted Set：**

和set一样sorted set也是string类型元素的集合，不同的是每个元素都会关联一个double类型的score。**sorted set的实现是skip list和hash table的混合体**。

当元素被添加到集合中时，**一个元素到score的映射被添加到hash table中**，所以给定一个元素获取score的开销是O(1)，**另一个score到元素的映射被添加到skip list**，并**按照score排序**，所以就可以有序的获取集合中的元素。**添加，删除操作开销都是O(log(N))**和skip list的开销一致。

redis的skip list实现用的是双向链表，这样就可以逆序从尾部取元素。sorted set最经常的使用方式应该是作为索引来使用。我们可以把要排序的字段作为score存储，对象的id当元素存储。  
　　  
  **应用：**可以用于一个大型在线游戏的积分排行榜。每当玩家的分数发生变化时，可以执行ZADD命令更新玩家的分数，此后再通过ZRANGE命令获取积分TOP TEN的用户信息。当然我们也可以利用ZRANK命令通过username来获取玩家的排行信息。最后我们将组合使用ZRANGE和ZRANK命令快速的获取和某个玩家积分相近的其他用户的信息。

### 在Ubuntu下的终端操作： ###

启动redis服务器后，进入redis客户端，然后大家可以尝试如下命令的操作，一方面熟悉Linux操作，一方面熟悉redis支持的数据类型。

1、增加一条字符串记录key1
    
    # 增加一条记录key1
    redis 127.0.0.1:6379> set key1 "hello"
    OK
    
    # 打印记录
    redis 127.0.0.1:6379> get key1
    "hello"
    
    2、增加一条数字记录key2
    
    # 增加一条数字记录key2
    set key2 1
    OK
    
    # 让数字自增
    redis 127.0.0.1:6379> INCR key2
    (integer) 2
    redis 127.0.0.1:6379> INCR key2
    (integer) 3
    
    # 打印记录
    redis 127.0.0.1:6379> get key2
    "3"
    
    3、增加一条列表记录key3
    
    # 增加一个列表记录key3
    redis 127.0.0.1:6379> LPUSH key3 a
    (integer) 1
    
    # 从左边插入列表
    redis 127.0.0.1:6379> LPUSH key3 b
    (integer) 2
    
    # 从右边插入列表
    redis 127.0.0.1:6379> RPUSH key3 c
    (integer) 3
    
    # 打印列表记录，按从左到右的顺序
    redis 127.0.0.1:6379> LRANGE key3 0 3
    1) "b"
    2) "a"
    3) "c"
    
    4、增加一条哈希表记录key4
    
    # 增加一个哈希记表录key4
    redis 127.0.0.1:6379> HSET key4 name "John Smith"
    (integer) 1
    
    # 在哈希表中插入，email的Key和Value的值
    redis 127.0.0.1:6379> HSET key4 email "abc@gmail.com"
    (integer) 1
    
    # 打印哈希表中，name为key的值
    redis 127.0.0.1:6379> HGET key4 name
    "John Smith"
    
    # 打印整个哈希表
    redis 127.0.0.1:6379> HGETALL key4
    1) "name"
    2) "John Smith"
    3) "email"
    4) "abc@gmail.com"
    
    5、增加一条哈希表记录key5
    
    # 增加一条哈希表记录key5，一次插入多个Key和value的值
    redis 127.0.0.1:6379> HMSET key5 username antirez password P1pp0 age 3
    OK
    
    # 打印哈希表中，username和age为key的值
    redis 127.0.0.1:6379> HMGET key5 username age
    1) "antirez"
    2) "3"
    
    # 打印完整的哈希表记录
    redis 127.0.0.1:6379> HGETALL key5
    1) "username"
    2) "antirez"
    3) "password"
    4) "P1pp0"
    5) "age"
    6) "3"
    
    # 查看所有的key列表
    redis 127.0.0.1:6379> keys *
    1) "key2"
    2) "key3"
    3) "key4"
    4) "key5"
    5) "key1"
    
    # 删除key1,key5
    redis 127.0.0.1:6379> del key1
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> del key5
    (integer) 1
    
    # 查看所有的key列表
    redis 127.0.0.1:6379> keys *
    1) "key2"
    2) "key3"
    3) "key4"

### 在windows下的Eclipse操作 ###

新建java工程，需要引入客户端jedis的jar包，两种方式

添加maven依赖

<dependency>
        <groupId>redis.clients</groupId>
        <artifactId>jedis</artifactId>
        <version>2.9.0</version>
    </dependency>

直接下载，（我的百度网盘）

Jedis2.1.0，链接：[https://pan.baidu.com/s/1o7K0Zai][https_pan.baidu.com_s_1o7K0Zai] 密码：wabo  
  Jedis2.9.0，链接：[https://pan.baidu.com/s/1i5tNhx7][https_pan.baidu.com_s_1i5tNhx7] 密码：u9si

然后，执行下面的简单测试代码。看能否成功连接Ubuntu下的服务器，并实现key-value的操作。

比如在Ubuntu终端下，输入命令：get key6；如果在终端界面输出：jedis test6，说明远程连接、操作数据库成功。

Jedis jedis = new Jedis("192.168.65.130", 6379);// 此ip为Ubuntu的ip地址
            jedis.auth("redis");// redis-cli的访问密码
            System.out.println("Connection to server sucessfully");
            // 查看服务是否运行
            System.out.println("Server is running: " + jedis.ping());
            // 进行数据库操作测试
            jedis.set("key6", "redis test");
            jedis.set("key7", "张瑞瑞");//中文在Ubuntu下没正常显示
            String string = jedis.get("key7");
            String string1 = jedis.get("key6");
            System.out.println(string + " " + string1);

比如对**set类型**的详细操作，完整代码见开篇留的GitHub源码地址（几乎囊括了五种数据类型的所有操作）。主要是熟悉一些常用命令的功能及用法。

public static void SetOperate(Jedis jedis, ShardedJedis shardedJedis) {
            System.out.println("================set=================");
            System.out.println("清空库中所有数据：" + jedis.flushDB());
    
            System.out.println("=============增=============");
            System.out.println("向sets集合中加入元素element001："
                    + jedis.sadd("sets", "element001"));
            System.out.println("向sets集合中加入元素element002："
                    + jedis.sadd("sets", "element002"));
            System.out.println("向sets集合中加入元素element003："
                    + jedis.sadd("sets", "element003"));
            System.out.println("向sets集合中加入元素element004："
                    + jedis.sadd("sets", "element004"));
            System.out.println("向sets集合中加入元素element001："
                    + jedis.sadd("sets", "element001"));
            System.out.println("查看sets集合中的所有元素:" + jedis.smembers("sets"));
            System.out.println();
    
            System.out.println("=============删=============");
            System.out.println("集合sets中删除元素element003："
                    + jedis.srem("sets", "element003"));
            // smembers(key) ：返回名称为key的set的所有元素
            System.out.println("查看sets集合中的所有元素:" + jedis.smembers("sets"));
            /*
             * System.out.println("sets集合中任意位置的元素出栈："+jedis.spop("sets")); --无实际意义
             * System.out.println("查看sets集合中的所有元素:"+jedis.smembers("sets"));
             */
            System.out.println();
    
            System.out.println("=============查=============");
            // sismember(key, member) ：member是否是名称为key的set的元素
            System.out.println("判断element001是否在集合sets中："
                    + jedis.sismember("sets", "element001"));
            // scard(key) ：返回名称为key的set的基数
            System.out.println("基数： " + jedis.scard("sets"));
            System.out.println("循环查询获取sets中的每个元素：");
            Set<String> set = jedis.smembers("sets");
            Iterator<String> it = set.iterator();
            while (it.hasNext()) {
                Object obj = it.next();
                System.out.println(obj);
            }
            System.out.println();
    
            System.out.println("=============集合运算=============");
            System.out.println("sets1中添加元素element001："
                    + jedis.sadd("sets1", "element001"));
            System.out.println("sets1中添加元素element002："
                    + jedis.sadd("sets1", "element002"));
            System.out.println("sets1中添加元素element003："
                    + jedis.sadd("sets1", "element003"));
    
            System.out.println("sets2中添加元素element002："
                    + jedis.sadd("sets2", "element002"));
            System.out.println("sets2中添加元素element003："
                    + jedis.sadd("sets2", "element003"));
            System.out.println("sets2中添加元素element004："
                    + jedis.sadd("sets2", "element004"));
    
            System.out.println("查看sets1集合中的所有元素:" + jedis.smembers("sets1"));
            System.out.println("查看sets2集合中的所有元素:" + jedis.smembers("sets2"));
            System.out.println("sets1和sets2交集：" + jedis.sinter("sets1", "sets2"));
            System.out.println("sets1和sets2并集：" + jedis.sunion("sets1", "sets2"));
            // 记A，B是两个集合，则所有属于A且不属于B的元素构成的集合,为“差集”
            System.out.println("sets1和sets2差集：" + jedis.sdiff("sets1", "sets2"));
        }

\--------------------- 本文来自 BugFree\_张瑞 的CSDN 博客 ，全文地址请点击：https://blog.csdn.net/u011489043/article/details/78720722?utm\_source=copy

[https_github.com_selfconzrr_Redis_Learning]: https://github.com/selfconzrr/Redis_Learning
[http_www.redis.net.cn_tutorial_3505.html]: http://www.redis.net.cn/tutorial/3505.html
[http_blog.csdn.net_u011489043_article_details_78738374]: http://blog.csdn.net/u011489043/article/details/78738374
[https_pan.baidu.com_s_1o7K0Zai]: https://pan.baidu.com/s/1o7K0Zai
[https_pan.baidu.com_s_1i5tNhx7]: https://pan.baidu.com/s/1i5tNhx7