多维度深入分析Redis的5种基本数据结构_Redis_

一、简介

Redis中所有的的数据结构都是通过一个唯一的字符串key来获取相应的value数据。
Redis有5种基础数据结构，分别是：

• string（字符串）
• list（列表）
• hash（字典）
• set（集合）
• zset（有序集合）

其中list、set、hash、zset这四种数据结构是容器型数据结构，它们共享下面两条通用规则：

• create if not exists：容器不存在则创建
• drop if no elements：如果容器中没有元素，则立即删除容器，释放内存

本文将详细讲述的是Redis的5种基础数据结构。

二、string（字符串）

1、string(字符串)相关介绍

1.1 string(字符串)的内部结构

string(字符串)是Redis最简单也是使用最广泛的数据结构，它的内部是一个字符数组。如图所示：

Redis中string(字符串)是动态字符串，允许修改；它在结构上的实现类似于Java中的ArrayList（默认构造一个大小为10的初始数组），这是冗余分配内存的思想，也称为预分配；这种思想可以减少扩容带来的性能消耗。

1.2 string(字符串)的扩容

当string(字符串)的大小达到扩容阈值时，将会对string(字符串)进行扩容，string(字符串)的扩容主要有以下几个点：

1. 长度小于1MB，扩容后为原先的两倍; length = length * 2
2. 长度大于1MB，扩容后增加1MB; length = length + 1MB
3. 字符串的长度最大值为 512MB

2、string(字符串)的指令

2.1 单个键值对增删改查操作

set -> key 不存在则新增，存在则修改

set key value

get -> 查询，返回对应key的value，不存在返回(nil)

get key

del -> 删除指定的key(key可以是多个)

del key [key …]

示例：

 1127.0.0.1:6379> set name liziba 2OK 3127.0.0.1:6379> get name 4"liziba" 5127.0.0.1:6379> set name liziba001 6OK 7127.0.0.1:6379> get name 8"liziba001" 9127.0.0.1:6379> del name 10(integer) 1 11127.0.0.1:6379> get name 12(nil)

2.2 批量键值对

批量键值读取和写入最大的优势在于节省网络传输开销

mset -> 批量插入

mset key value [key value …]

mget -> 批量获取

mget key [key …]

示例：

 1127.0.0.1:6379> mset name1 liziba1 name2 liziba2 name3 liziba3 2OK 3127.0.0.1:6379> mget name1 name2 name3 41) "liziba1" 52) "liziba2" 63) "liziba3"

2.3 过期set命令

过期set是通过设置一个缓存key的过期时间，使得缓存到期后自动删除从而失效的机制。
​
方式一：

expire key seconds

示例：

 1127.0.0.1:6379> set name liziba 2OK 3127.0.0.1:6379> get name 4"liziba" 5127.0.0.1:6379> expire name 10 # 10s 后get name 返回 nil 6(integer) 1 7127.0.0.1:6379> get name 8(nil)

方式二：

setex key seconds value

示例：

 1127.0.0.1:6379> setex name 10 liziba # 10s 后get name 返回 nil 2OK 3127.0.0.1:6379> get name 4(nil)

2.4 不存在创建存在不更新

上面的set操作不存在创建，存在则更新；此时如果需要存在不更新的场景，那么可以使用如下这个指令
​
setnx -> 不存在创建存在不更新

setnx key value

示例：

 1127.0.0.1:6379> get name 2(nil) 3127.0.0.1:6379> setnx name liziba 4(integer) 1 5127.0.0.1:6379> get name 6"liziba" 7127.0.0.1:6379> setnx name liziba_98 # 已经存在再次设值，失败 8(integer) 0 9127.0.0.1:6379> get name 10"liziba"

2.5计数

string(字符串)也可以用来计数，前提是value是一个整数，那么可以对它进行自增的操作。自增的范围必须在signed long的区间访问内，[-9223372036854775808,9223372036854775808]

incr -> 自增1

incr key

示例：

 1127.0.0.1:6379> set fans 1000 2OK 3127.0.0.1:6379> incr fans # 自增1 4(integer) 1001

incrby -> 自定义累加值

 1127.0.0.1:6379> set fans 1000 2OK 3127.0.0.1:6379> incr fans 4(integer) 1001 5127.0.0.1:6379> incrby fans 999 6(integer) 2000

测试value为整数的自增区间

最大值：

 1127.0.0.1:6379> set fans 9223372036854775808 2OK 3127.0.0.1:6379> incr fans 4(error) ERR value is not an integer or out of range

最小值：

 1127.0.0.1:6379> set money -9223372036854775808 2OK 3127.0.0.1:6379> incrby money -1 4(error) ERR increment or decrement would overflow

三、list（列表）

1、list(列表)相关介绍

1.1 list(列表)的内部结构

Redis的列表相当于Java语言中的LinkedList，它是一个双向链表数据结构（但是这个结构设计比较巧妙，后面会介绍），支持前后顺序遍历。链表结构插入和删除操作快，时间复杂度O(1)，查询慢，时间复杂度O(n)。

1.2 list(列表)的使用场景

根据Redis双向列表的特性，因此其也被用于异步队列的使用。实际开发中将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串，放入Redis的队列中，另一个线程从这个列表中获取数据进行后续处理。其流程类似如下的图：
​

2、list(列表)的指令

2.1 右进左出—队列

队列在结构上是先进先出（FIFO）的数据结构（比如排队购票的顺序），常用于消息队列类似的功能，例如消息排队、异步处理等场景。通过它可以确保元素的访问顺序。
lpush -> 从左边边添加元素

lpush key value [value …]

rpush -> 从右边添加元素

rpush key value [value …]

llen -> 获取列表的长度

llen key

lpop -> 从左边弹出元素

lpop key

 1127.0.0.1:6379> rpush code java c python # 向列表中添加元素 2(integer) 3 3127.0.0.1:6379> llen code # 获取列表长度 4(integer) 3 5127.0.0.1:6379> lpop code # 弹出最先添加的元素 6"java" 7127.0.0.1:6379> lpop code 8"c" 9127.0.0.1:6379> lpop code 10"python" 11127.0.0.1:6379> llen code 12(integer) 0 13127.0.0.1:6379> lpop code 14(nil)

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