二、Redis基础数据结构-string

1、说明

 字符串string是Redis最简单的数据结构，它的内部表示就是一个字符数组。Redis的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，内部结构的实现类似于java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配。

2、内部实现

Redis内部构建了一个简单的动态字符串来存储，数据结构为：

struct SDS {
    // 字符串的长度
    T len;
    // 分配数组的长度
    T capacity;
    // 字符数组
    byte[] buf;  
}

 在数据结构中，长度的类型使用的是泛型，而没有直接用int，这是因为当字符串比较短时，可以使用byte和short来表示。Redis字符串存储结构示意图：

 最后一个'\0'为空字符串，不计算在len长度中，这样做是为了遵循C语言字符串的实现规则。

当Redis字符串长度变大时：

• 判断capacity长度是否足够存储新增的字符，如果满足，则无需扩容，否则进行扩容；
• 如果len<=1MB，则加倍进行扩容，即capacity*2，然后继续进行判断；
• 如果len>1MB时，则1次只会增加1MB的空闲空间，然后继续进行判断；
• 字符串长度最大扩容到512MB

当Redis字符串进行缩减时，不会立即回收减少的部分，而是会分配给下一个需要内存的程序。

3、字符串命令

命令	描述
SET key value	设定指定key的值
GET key	获取指定key的值
SETRANGE key offset value	从偏移量offset开始重写value的值。如当前key为hello，SETRANGE key 2 x后的value值为hexlo
GETRANGE key start end	返回key中字符串值的下标从start到end的子字符串
GETSET key value	将给定key的值设置为value，并返回key的旧值
SETBIT key offset value	对 key 所储存的字符串值，设置或清除指定偏移量上的位(bit)。value只能是0或者1
GETBIT ket offset	对 key 所储存的字符串值，获取指定偏移量上的位(bit)。
MSET key1 value1 [key2 value2 ...]	同时设置多个key-value对
MGET key1 [key2...]	获取所有给定key的值
SETEX key seconds value	设置key的值，并设置key的有效时间为seconds秒
SETNX key value	只有在key不存在时，才设置key的值
STRLEN key	返回key存储的字符串值得长度
INCR key	将key中存储的数字加1，默认从0开始
INCRBY key increment	将key存储的值增加上指定的增量increment
INCRBYFLOAT key increment	将key存储的值增加上指定的浮点增量increment
DECR key	将key中存储的数字减1，默认从0开始
DECRBY key increment	将key存储的值减少指定的增量increment
APPEND key value	如果key存在并且是一个字符串，则将value的值追加到key原来值得后面。如果key不存在，则相当于set操作

4、应用场景

4.1 计数器

incr和decr的命令是将key中存储的数字的值加1和减1，这2个操作具有原子性，因此可以用来计算。如：评论数，点赞数，分享数等。

4.2 分布式锁

setnx的作用是当key不存在时，设置值并返回1，当key已经存在，不设置值并返回0，而这个操作也是原子性的，所以可以用来做分布式锁。返回1表示获得到了锁，返回0表示没有获得到锁；然后使用del删除key来释放锁。可以同时给key设置一个过期时间，这样当del删除失败时，也可以保证锁能够释放。

4.3 缓存

set操作可以存储值，可以将数据对象进行序列化操作后，存储起来作为缓存使用。

 4.4 用户签到记录

可以使用位图（byte数组）来记录用户的签到记录，每天的签到记录只占据一个位，365天就是365个位，46个字节就可以完全容纳下。