redis数据类型要点知识及应用场景

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-02-26 13:27 6阅读 0赞

redis是基于键值对的，它的key类型实际是object，所以一般所谓的redis数据类型其实是value的数据类型。从大的方面来分，主要有如下五种：

1.  string
2.  list
3.  hash
4.  set
5.  sorted\_set

## string ##

string类型，应该是redis里最常用的一种，它可以存字符串，可以存数值，还可以存二进制位图bitmap。  
**那么string类型实际到底存的是什么呢，实际上是字节数组**。redis对于string类型的操作有很多的命令，使用string长度查询命令就可以验证究竟存的是字符还是字节。  
验证流程是，在不同字符集编码下存储中文字符，会发现使用`STRLEN`结果并不是字符的数量，而是对应字符集编码下相应字符对应的字节长度。

**string类型可以存储字符串**，因此也提供了很多基础的常用的字符串操作的功能，例如字符串拼接`append`、长度查询`strlen`、获取特定位置字符`getrange`等。  
在不少涉及到权限系统的设计中，经常会使用string类型存储token，并设置一定的有效期。

以上操作，以及以下操作，都可以在redis-cli中通过`help`进行查询，例如要查询string支持的功能，就可以使用`help @string`。

**string类型可以存储数值**，所以也提供了很多对于数值的操作功能，例如加一`incr`、减一`decr`、加特定数值`incrby`、减特定数值`decrby`等。  
这个功能对于某些系统某些功能的访问量、评论量、在线离线量等业务场景中，会有很好的应用。

**string类型可以存储bitmap**，也提供了很多对于位图的操作，例如设置位图`setbit`、获取位图数据`getbit`、位图统计`bitcount`、复合统计`bitop`等。  
bitmap是基于二进制位的操作，可以使用很小的内存表示大量的数据，对于很多统计类的业务非常实用，例如周、月、天这些特定场景的数据统计。  
需要注意的是，bitmap中的offset是有限制的，不能超过Integer的最大限制，否则会抛异常，存储失败。

string类型在设值的时候，可以使用单一的操作`set`，也可以使用多元素操作`mset`，不论是单一元素操作，还是多元素的操作，都有一个末尾带着`nx`的操作，这个操作支持`nx`和`xx`操作，一个是只有key不存在时才能设值成功，一个是只有key存在时才能设值成功。  
这个功能可以一定程度上保证数据的原子性，因此在分布式应用场景下经常用于分布式锁。（确切的说，是多元素操作时保证原子性，由于redis是单进程、单线程的，所以单一元素操作也不存在原子性问题）

## list ##

list类型也是redis里很常用的类型，在list类型key中带有head和tail属性，分别指向list中第一个元素和最后一个元素，这种设计使得list类型可以模拟多种常用的数据结构。

往list中存入元素，可以选择从左或者从右追加推入数据，也可以选择`linsert`这种操作在特定位置插入数据，还可以使用`lset`这种操作替换特定位置的数据。  
以上追加推入的方式，有对应的弹出数据操作，可以选择同向取出，也可以选择反向取出。  
对于同向取出操作，即`lpush`和`lpop`，以及`rpush`和`rpop`，这种操作的结果就是数据后进先出，刚好**和java中的栈这种数据结构的设计一样**。  
而反向取出，即`lpush`对应`rpop`，或者`rpush`对应`lpop`，这种操作的结果就是先进先出，即所谓的FIFO，**刚好和java中队列这种数据结构一样**。  
而`linsert`、`lset`这种操作又**和java中的数组结构操作一样**。  
同时，list还支持异步阻塞，例如`blpop`、`brpop`，这种操作会阻塞客户端，直到取到相应key的数组，这种操作就可以实现一些单播订阅的业务需求。  
list类型中，元素是允许重复的，并且从可以按存的顺序取，能够看出他是有序的，这个序就是存数据的顺序。  
综上，redis的list类型可以代替一些java中常用的api和数据结构，可以在某种程度上更好的保证数据的可靠性。

list类型有很多操作，不限于上边所列，和string类型一样，也可以使用`help @list`方式查询redis自带的帮助文档，在需要的时候实际对应的学习了解。

## hash ##

redis本身是键值结构，这里的hash指的是value本身又是一个键值对，这种结构如同java中hashmap里边又嵌套了一个hashmap。  
因此，对于value的hash类型本身，就像是redis的string类型一样了，而实际上hash的大部分操作也和String类型的极其相似。  
从操作命令上来说，几乎就是string相应命令前边加了一个`h`字符，存入数据的操作就是在原有key的基础上再加一个内层的key，只是这里标准的叫法是field。  
get取数据，set存数据，以及对于数值的加减操作，都和string很像。

hash的这种结构，很适用于一个对象、多个属性，这种的数据存储。例如热门商品的部分属性存储，车联网中某辆车车况数据存储，可以减少热门数据使用时对数据库的操作，同时又能很方便高效的对数据进行修改。

## set ##

单纯从存取数据来说，redis中list类型和set类型，与java中的list和set其实是很像的，在java中，list和set都是集合，都是容器，都能存很多其他的东西在里边，不同的是list允许重复，且是有序的，而set不允许重复。  
至于说set顺序的问题，在java中set子类众多，有的无序，有的有序，所以不能一概而论。  
而redis中，和java相似的是，set也是不允许重复，但是这里的set就是无序。  
**set不允许重复的特性，有很多应用场景，例如可以用来统计某段时间内在线用户，可以直接去除多次在线的用户。**

除了set数据类型本身的特性之外，redis还为这个类型提供了一些很有用的api命令，例如`sinter`可以取两个set数据的交集，`sdiff`可以取两个set的差集，`sunion`可以取两个set的并集。  
这里需要注意的是，`sdiff`实际是有方向，会以最左边一个key内容为准，所以实际的方向需要使用的时候自己控制。  
另外，上述三个操作，都有一个带着`store`的操作，这个操作需要提供一个额外的key，会把交集、并集、差集的结果存到这个额外的key里边。

set类型还有一个非常好的操作，可以根据给定的key生成一定的随机数，命令是`srandmember`，这个操作，需要一个key参数，同时还需要一个数字，即生成随机数的个数。  
这个数字是有一定讲究的，如果是正数，且小于set本身元素的数量，就会随机返回给定数量不重复的数据。如果是正数，且大于set本身元素数量，则会返回给定数据的数据，但是会有重复。如果是负数，且小于set本身元素数量，则结果可能重复，也可能不重复。如果是负数且大于set本身元素数量，则也会返回给定数量的数据，会有重复。  
以上这个功能，就**很适合类似验证码、抽奖之类的业务场景。**

对于set，有一个需要注意的操作，即`smembers`，这个操作可以列出某个key下的所有元素，但是这是一个消耗redis吞吐量的操作，需要谨慎使用。

## sorted\_set ##

sorted\_set是有序的set集合，从某种意义上来讲，sorted\_set更像是对list和set的一个补充。list是有序的（存入顺序），但是不去重，而set是去重的，却又无序。  
这些设计自然都是各有各的好处，各有各的应用场景，但是去重并且有序，这个需求其实也是很常见的，而sorted\_set就是这样一个类型，只不过这里的有序和list不同，不是存入顺序，而是排序。

以上说法其实是一个理解，可以说sorted\_set是list和set的补充，也可以说是一个综合。因为sorted\_set的操作更像是综合了list和set的操作，和set一样有交集、并集、差集操作，又和list一样有阻塞取数据的操作。  
但有区别的是，sorted\_set中的集合操作，还带有权重和聚合的操作，可以取最大、最小值及求和，也使得它有了更多的应用场景。

sorted\_set是有排序的有序类型，这里的排序需要在存数据的时候给定一个分值。这个分值可以决定相应元素的顺序，但是这个分值不是说给定了就不变的，可以进行加减操作，并且对分值进行操作之后，相应的顺序也会同时发生改变。  
**这种特性就很适用于一些实时的排行榜数据操作，例如歌曲排行榜、博客排行榜、销量排行榜等等。**

一般来说，有排序必然就有其他额外的数据维护，也必然导致同等情况下效率会低。  
而sorted\_set的特别之处在于，底层存储结构是skip list跳跃表，这个结构比set的key存储了更多的内容，使得sorted\_sort在效率上得到了提升（具体结构细节待补充）

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