Redis核心数据结构与高性能原理
参考-
图灵课堂-https://vip.tulingxueyuan.cn
https://www.runoob.com/redis/redis-tutorial.html
常见得数据类型：
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)。
string
string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。
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。
string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。
字符串常用操作
SET key value //存入字符串键值对
MSET key value [key value ...] //批量存储字符串键值对
SETNX key value //存入一个不存在的字符串键值对
GET key //获取一个字符串键值
MGET key [key ...] //批量获取字符串键值
DEL key [key ...] //删除一个键
EXPIRE key seconds //设置一个键的过期时间(秒)
原子加减
INCR key //将key中储存的数字值加1
DECR key //将key中储存的数字值减1
INCRBY key increment //将key所储存的值加上
increment DECRBY key decrement //将key所储存的值减去decrement
使用场景
单值缓存
SET key value
GET key
对象缓存
SET user:0 value(json格式数据)
MSET user:0:name hhh user:0:balance 1888
MGET user:0:name user:0:balance
分布式锁
SETNX product:100 true //返回1代表获取锁成功，返回0代表获取锁失败
执行业务操作
DEL product:100 true //执行完业务释放锁
SET product:100 true ex 10 nx //防止程序意外终止导致死锁
计数器
通过原子自增操作，每次调用加1，例如点击量，阅读量加1.
INCR article:readcount:{文章id} // 设置
GET article:readcount:{文章id} // 获取
Web集群session共享
spring session + redis实现session共享
分布式系统全局序列号
INCRBY orderId 1000 //redis批量生成序列号提升性能
Hash（哈希）
Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。
Redis 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。
每个 hash 可以存储 232 -1 键值对（40多亿）。
Hash常用操作
HSET key field value //存储一个哈希表key的键值
HSETNX key field value //存储一个不存在的哈希表key的键值
HMSET key field value [field value ...] //在一个哈希表key中存储多个键值对
HGET key field //获取哈希表key对应的field键值
HMGET key field [field ...] //批量获取哈希表key中多个field键值
HDEL key field [field ...] //删除哈希表key中的field键值
HLEN key //返回哈希表key中field的数量
HGETALL key //返回哈希表key中所有的键值
HINCRBY key field increment //为哈希表key中field键的值加上增量increment
应用场景
对象缓存
HMSET user {userId}:name hh {userId}:balance 1888
HMSET user 1:name hh 1:balance 1888
HMGET user 1:name 1:balance
电商购物车
- 以用户id为key
- 商品id为field
- 商品数量为value
购物车操作
- 添加商品 hset cart:1001 10088 1
- 增加数量 hincrby cart:1001 10088 1
- 商品总数 hlen cart:1001
- 删除商品 hdel cart:1001 10088
- 获取购物车所有商品 hgetall cart:1001
结构优缺点
优点
- 同类数据归类整合储存，方便数据管理
- 相比string操作消耗内存与cpu更小
- 相比string储存更节省空间
缺点
- 过期功能不能使用在field上，只能用在key上
- Redis集群架构下不适合大规模使用
List（列表）
Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。
列表最多可存储 232 - 1 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)。
List常用操作
LPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)
RPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP key //移除并返回key列表的头元素
RPOP key //移除并返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定
BLPOP key [key ...] timeout //从key列表表头弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待 timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
BRPOP key [key ...] timeout //从key列表表尾弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待 timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
应用场景
常用数据结构
Stack(栈) = LPUSH + LPOP
Queue(队列）= LPUSH + RPOP
Blocking MQ(阻塞队列）= LPUSH + BRPOP
微信公号消息流
我关注了央视新闻，图灵课堂。
1）央视新闻发消息，消息ID为10018 LPUSH msg:{我-ID} 10018
2）图灵课堂发消息，消息ID为10086 LPUSH msg:{我-ID} 10086
3）查看最新消息 LRANGE msg:{我-ID} 0 4
Set（集合）
Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。
集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。
但根据集合内元素的唯一性，第二次插入相同的元素将被忽略。集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。
Set常用操作
SADD key member [member ...] //往集合key中存入元素，元素存在则忽略， 若key不存在则新建
SREM key member [member ...] //从集合key中删除元素
SMEMBERS key //获取集合key中所有元素
SCARD key //获取集合key的元素个数
SISMEMBER key member //判断member元素是否存在于集合key中
SRANDMEMBER key [count] //从集合key中选出count个元素，元素不从key中删除
SPOP key [count] //从集合key中选出count个元素，元素从key中删除
Set运算操作
SINTER key [key ...] //交集运算
SINTERSTORE destination key [key ..] //将交集结果存入新集合destination中
SUNION key [key ..] //并集运算
SUNIONSTORE destination key [key ...] //将并集结果存入新集合destination中
SDIFF key [key ...] //差集运算
SDIFFSTORE destination key [key ...] //将差集结果存入新集合destination中
Set应用场景
微信抽奖小程序
- 1）点击参与抽奖加入集合 SADD key {userlD}
- 2）查看参与抽奖所有用户 SMEMBERS key
- 3）抽取count名中奖者 SRANDMEMBER key [count] / SPOP key [count]
微信微博等社交媒体点赞，收藏，标签
- 1) 点赞 SADD like:{消息ID} {用户ID}
- 2) 取消点赞 SREM like:{消息ID} {用户ID}
- 3) 检查用户是否点过赞 SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}
- 4) 获取点赞的用户列表 SMEMBERS like:{消息ID}
- 5) 获取点赞用户数 SCARD like:{消息ID}
集合操作
SINTER set1 set2 set3 { c } // 多个集合得交集
SUNION set1 set2 set3 { a,b,c,d,e } // 多个集合得并集
SDIFF set1 set2 set3 { a } // 返回第一个集合与其他集合之间的差异。
集合操作实现微博微信关注模型
集合操作实现电商商品筛选
zset(sorted set：有序集合)
Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
ZSet常用操作
ZADD key score member [[score member]…] //往有序集合key中加入带分值元素
ZREM key member [member …] //从有序集合key中删除元素
ZSCORE key member //返回有序集合key中元素member的分值
ZINCRBY key increment member //为有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key //返回有序集合key中元素个数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] //正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] //倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
Zset集合操作
ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...] //并集计算
ZINTERSTORE destkey numkeys key [key …] //交集计算
应用场景：排行榜
- 1）点击新闻 ZINCRBY hotNews:20190819 1 news
- 2）展示当日排行前十 ZREVRANGE hotNews:20190819 0 9 WITHSCORES
- 3）七日搜索榜单计算 ZUNIONSTORE hotNews:20190813-20190819 7 hotNews:20190813 hotNews:20190814... hotNews:20190819
- 4）展示七日排行前十 ZREVRANGE hotNews:20190813-20190819 0 9 WITHSCORES
keys 获取全部的key，可能会导致阻塞；可以使用分批获取scan。
