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Redis核心数据结构与高性能原理

时间：2024-05-01 22:56:13浏览次数：24  
标签：... 元素 Redis value field 高性能 key 集合 数据结构

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

　　

 

标签：...,元素,Redis,value,field,高性能,key,集合,数据结构
From： https://www.cnblogs.com/0630sun/p/18169618

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