Redis对象

Redis5个常用对象

来源于小林coding (xiaolincoding.com)

redis对象(一) String

1.什么是String

String就是字符串，是Redis中的一种基本类型，最大为512MB(可以通过proto-max-bulk-len来修改它，一般不修改)。

2.适用场景

一般用来存字节数据、文本数据、序列化后的数据。

• 缓存场景

Value存Json字符串等信息。

• 计数场景

由于Redis是单线程处理命令的，执行命令过程是原子的。因此String数据类型适合计数场景，比如计算访问次数、抖音的点赞、转发量等等。

3.常用操作

创建、查询、更新、删除

3.1 创建

3.1.1 SET

格式：SET key value

功能：设置一个key的值为value，成功就返回OK

演示：

> SET STRTEST cat
"OK"
1
2

扩展参数：

• EX + seconds：设置键的过期时间为多少秒。
• PX + milliseconds：设置键的过期时间为多少毫秒。

> SET str dog EX 10
"OK"

> ttl str
(integer) 8

> ttl str
(integer) 4

> ttl str
(integer) 3

> ttl str
(integer) 1

> ttl str
(integer) -2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

• NX ：只在键不存在时，才对键进行设置操作。如：SET key value NX 效果等于SETNX key value。
• XX ：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。

> SET STRTEST fish NX
(nil)

> SET STRTEST fish
"OK"
1
2
3
4
5

3.1.2 SETNX

格式：SETNX key value

功能：指定不存在时，为key设置指定的value，成功返回1，失败返回0

> SETNX str dog
(integer) 1

> SETNX str dog
(integer) 0
1
2
3
4
5

3.2 查询

3.2.1 GET

格式：GET key

功能：查询某个key，存在返回对应value，不存在返回nil

> SET str cat
"OK"

> SET STRTEST fish
"OK"

> GET str
"cat"

> GET STRTEST
"fish"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

3.2.2 MGET

格式：MGET [key ...]

功能：查询多个key，存在返回对应value，不存在返回nil

> MGET str STRTEST abc efg
1) "null"
2) "fish"
3) "null"
4) "null"
1
2
3
4
5

3.3 更新

格式：SET key value

功能：对某个key的value进行更新

> SET str cat
"OK"

> GET str
"cat"

> SET str fish
"OK"

> GET str
"fish"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

3.4 删除

格式：DEL key

功能：删除某个key，成功返回1，失败返回0

> DEL str
(integer) 1

> DEL str
(integer) 0
1
2
3
4
5

4.底层实现

4.1 三种编码方式

INT编码：存储一个整型，能够用long表示的整数以这种编码存储。

EMBSTR编码：如果字符串小于等于阈值(44)字节，使用EMBSTR编码。

RAW编码：字符串大于阈值字节，使用RAW编码。

其中，EMBSTR编码和RAW编码都由redisObject和SDS两个结构组成。它们的差别在于EMBSTR下，redisObject和SDS是连续的；RAW编码下redisObject和SDS是分开的。

EMBSTR：

RAW：

EMBSTR的优点：redisObject和SDS两个结构可以一次分配空间；缺点：如果重新分配内存，整体都需要重新分配。

所以EMBSTR设计为只读，任何写操作之后，EMBSTR结构都会变为RAW结构。原因是任何发生过修改的字符串通常被认为是易变的。

这种结构间的变化通常为：

INT -> RAW：当存储的内容不再是整数，或者大小超过了long时；

EMBSTR -> RAW：任何写操作之后，EMBSTR都会变为RAW

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redis对象(二) List

1.List是什么

Redis List是一组连接起来的字符串集合。

1.1 限制

List最大元素个数是2^32 - 1(4,294,967,295)，新版本已经是2^64 - 1了。

2.适用场景

List作为一个列表存储，属于比较底层的数据结构，可以使用的场景很多，比如存储一批任务数据，存储一批消息等等。

3.常用操作

常用操作还是创建、查询、更新、删除

3.1 写操作

3.1.1 LPUSH

格式：LPUSH key value [value …]

功能：从头部添加元素，返回值为List中的元素总数。

> LPUSH list1 s1 s2 s3
(integer) 3

> LPUSH list1 s4
(integer) 4
1
2
3
4
5

s4是第二个命令插入的，所以它在头部，此时List结构如下：

3.1.2 RPUSH

格式：RPUSH key value [value …]

功能：从尾部添加元素，返回值为List中的元素总数。

> RPUSH list1 s5
(integer) 5
1
2

s5是第RPUSH命令插入的，所以它在尾部，此时List结构如下

3.1.3 LPOP

格式：LPOP key

功能：移除并获取列表的第一个元素。

> LPOP list1
"s4"
1
2

s4被移除，此时List结构如下

3.1.4 RPOP

格式：RPOP key

功能：移除并获取列表的最后一个元素。

> RPOP list1
"s5"
1
2

s5被移除，此时List结构如下

3.1.5 LREM

格式：LREMkey count value

功能：移除值等于value的元素。当count=0，则移除所有值等于value的元素。当count > 0，则从左到右开始移除count个。当count < 0，则从右向左移除count个。返回值为被移除元素的数量。

> LREM list1 0 s2
(integer) 1
1
2

3.1.5 DEL

格式：DEL key [key …]

功能：删除对象，返回值为删除成功了几个键。

> DEL list1
(integer) 1
1
2

3.1.6 UNLINK

格式：UNLINK key [key …]

功能：删除对象，返回值为删除成功了几个键。

和DEL有以下不同：

DEL命令删除时，会阻塞客户端，直到删除完成。UNLINK命令是异步删除命令，只取消key在键空间的关联，让其不能再查到，删除是异步进行，所以不会阻塞客户端。

> LPUSH list s1 s2 s3 s4
(integer) 4

> UNLINK list
(integer) 1
1
2
3
4
5

3.2 读操作

先构造一个列表：

> LPUSH list s1 s2 s3
(integer) 3
1
2

3.2.1 LLEN

格式：LLEN key

功能：查看List的长度，即List中的元素总数。

> LLEN list
(integer) 3
1
2

3.2.2 LRANGE

格式：LRANGE key start stop

功能：查看start到stop为角标的元素。

> LRANGE list 0 1
1) "s3"
2) "s2"
1
2
3

4.底层实现

4.1 编码方式

3.2版本之前，List对象有两种编码模式，一种是ZIPLIST，另一种是LINKEDLIST。

当满足如下条件时，使用ZIPLIST编码：

1.列表对象保存的所有字符串对象长度小于64字节；

2.列表对象元素个数少于512个，注意，这是LIST的限制，并不是ZIPLIST的限制；

ZIPLIST底层由压缩列表实现，ZIPLIST内存排列很紧凑，可以有效节约空间。

不满足ZIPLIST编码条件，就使用LINKEDLIST编码条件，还是用之前的例子：

数据以链表形式连接起来，删除更灵活，但是内存不如ZIPLIST紧凑，所以只有在列表个数或节点数据长度比较大时，才会使用LINKEDLIST编码，以加快处理性能，牺牲了内存。

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redis对象(三) Set

1.Set是什么

Redis的Set是一个不重复、无序的字符串集合，这里额外说明一下，如果是INTSET编码的时候其实是有排序的，一般不应该依赖这个，整体还是看出无序来比较好。

2.适用场景

适用于无序集合场景，比如某个用户关注了哪些公众号，这些信息就可以放进一个集合，Set还提供了查交集、并集的功能，可以很方便地实现共同关心的能力。

3.常用操作

常用操作还是创建、查询、更新、删除。

3.1 写操作

3.1.1 SADD

格式：SADD key member [member …]

功能：添加元素，返回值为成功添加了几个元素。

> SADD set1 aa bb cc
(integer) 3
1
2

为set1添加元素：

> SADD set1 11 22 33
(integer) 3
1
2

3.1.2 SREM

格式：SREM key member [member …]

功能：删除元素，返回值为成功删除了几个元素。

> SREM set1 33
(integer) 1
1
2

3.2 读操作

以set1、set2进行演示

3.2.1 SISMEMBER

格式：SISMEMBER key member

功能：查询元素是否存在。

> SISMEMBER set1 bb
(integer) 1

> SISMEMBER set1 ff
(integer) 0
1
2
3
4
5

3.2.2 SCARD

格式：SCARD key

功能：查询元素是否存在。

> SCARD set1
(integer) 6
1
2

3.2.3 SMEMBERS

格式：SMEMBERSkey

功能：查询集合的所有元素。

> SMEMBERS set1
1) "aa"
2) "bb"
3) "22"
4) "33"
5) "cc"
6) "11"
1
2
3
4
5
6
7

3.2.4 SSCAN

语法：SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

功能：查看集合元素，可以理解为指定游标进行查询，可以指定个数，默认为10。

例1：从0号位置开始查询，默认10个

> SSCAN set1 0
1) "0"
2) 1) "22"
   2) "aa"
   3) "bb"
   4) "cc"
   5) "11"
   6) "33"
1
2
3
4
5
6
7
8

例2：使用MATCH模糊查询

> SSCAN set1 0 MATCH 1*
1) "0"
2) 1) "11"

> SSCAN set1 0 MATCH a*
1) "0"
2) 1) "aa"
1
2
3
4
5
6
7

3.2.5 SINTER

语法：SINTER key [key …]

功能：返回在第一个集合里，同时在后面所有集合都存在的元素。求交集

> SINTER set1 set2
1) "11"
1
2

3.2.6 SUNION

语法：SUNION key [key …]

功能：返回所有集合的并集，集合个数大于等于2。

> SUNION set1 set2
1) "aa"
2) "bb"
3) "gg"
4) "22"
5) "33"
6) "ff"
7) "11"
8) "cc"
1
2
3
4
5
6
7
8
9

3.2.7 SDIFF

语法：SDIFF key [key …]

功能：返回在第一个集合里，且在后续集合中不存在的元素，集合个数大于等于2，注意，是以第一个集合和后面比，看第一个集合多了哪些元素。

> SDIFF set1 set2
1) "22"
2) "33"
3) "bb"
4) "aa"
5) "cc"
1
2
3
4
5
6

4.底层实现

Redis出于性能和内存的综合考虑，也支持两种编码方式，如果集合元素都是整数，且元素个数不超过512个，就可以用INTSET编码，结构如下，可以看到INTSET排列比较紧凑，内存占用少，但是查询时间需要二分查找。

如果不满足INTSET的条件，就需要用HASHTABLE，HASHTABLE结构如下图，可以看到HASHTABLE查询一个元素的1性能很高，能O(1)时间就能找到一个元素是否存在。

总结

Set可以很方便的管理无序集合，还可以为多个集合求交集并集，底层编码模式有INTSET和HASHTABLE两种，INTSET对应少量整数集合下节约内存，HASHTABLE适用于需要快速定位某个元素的场景。

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redis对象(四) Hash

1.Hash是什么？

Redis Hash是一个field、value都为string的hash表，存储在Redis的内存中。

Redis中每个hash可以存储2^32 - 1键值对 (40多亿)。

2.适用场景

适用于O(1)时间字典查找某个field对应数据的场景，比如任务信息的配置，就可以以任务类型为field，任务配置参数为value。

3.常用操作

创建、查询、更新、删除

3.1 写操作

3.1.1 HSET

格式：HSET key field value

功能：为集合对应field设置value数据。

> HSET hash1 f1 v1 f2 v2 f3 v3
(integer) 3
1
2

3.1.2 HSETNX

格式：HSET key field value

功能：如果field不存在，为集合对应field设置value数据。

> HSETNX hash1 f1 v4
(integer) 0

> HSETNX hash1 f4 v4
(integer) 1
1
2
3
4
5

由于f1已经存在，所以不会再设置f1。

3.1.3 HDEL

格式：HDEL key field [field …]

功能：删除指定field，可以一次删除多个。

> HDEL hash1 f1
(integer) 1
1
2

3.1.4 DEL

格式：DEL key field [field …]

功能：删除哈希对象。

> DEL hash1
(integer) 1
1
2

3.2 读操作

3.2.1 HGETALL

格式：HGETALL key

功能：查找全部数据。

> HSET hash1 f1 v1 f2 v2 f3 v3
(integer) 3

> HGETALL hash1
1) "f1"
2) "v1"
3) "f2"
4) "v2"
5) "f3"
6) "v3"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

3.2.2 HGET

格式：HGETALL key field

功能：查找field对应的value。

> HGET hash1 f1
"v1"
1
2

3.2.3 HLEN

格式：HLEN key

功能：查找Hash中元素总数。

> HLEN hash1
(integer) 3
1
2

3.2.4 HSCAN

格式：HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

功能：从指定位置查询一定数量的数据，这里要注意，如果是小数据量下，处于ZIPLIST时，COUNT不管填多少，都是返回全部，因为ZIPLIST本身就是用于小集合，没必要说再切分成几段来返回。

> HSCAN hash1 0 count 100
1) "0"
2) 1) "f1"
   2) "v1"
   3) "f2"
   4) "v2"
   5) "f3"
   6) "v3"
1
2
3
4
5
6
7
8

使用MATCH匹配：

> HSCAN hash1 0 MATCH *2
1) "0"
2) 1) "f2"
   2) "v2"
1
2
3
4

4.底层原理

编码格式

1.Hash对象保存的所有值和键的长度都小于64字节；

2.Hash对象元素个数少于512个。

两个条件任何一条不满足，编码结构就用HASHTABLE。

总结

Hash就是字典，可以存储多个field-value的映射关系，比如学生分数、任务配置等。Hash的底层编码有ZIPLIST和HASHTABLE两种。

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redis对象(五) ZSet

1.ZSet是什么？

ZSet就是有序集合，也叫Sorted Set，是一组按关联积分有序的字符串集合，这里的分数是个抽象概念，任何指标都可以抽象为分数，来满足不同的场景。

积分相同的情况下，按字典序排序。

2.适用场景

用于需要排序集合的场景，比如游戏排行榜。

3.常用操作

3.1写操作

3.1.1 ZADD

格式：ZADD key score member [score member …]

功能：向Sorted Set增加数据，如果是已经存在的Key，则更新对应的数据

> ZADD zset1 100 user1 128 user2 66 user3
(integer) 3
1
2

扩展参数：

XX：仅更新存在的成员，不添加新成员。

NX：不更新存在的成员，只添加新成员。

LT：更新新的分值比当前分值小的成员，不存在则新增。

GT：更新新的分值比当前分值大的成员，不存在则新增。

此时集合中的有序数据如下：

ZADD操作已存的member就是更新。这里返回值是1，表示新增只有一个user4，更新的user3不计入返回值，但是数据是成功更新的。

> ZADD zset1 256 user3 512 user4
(integer) 1
1
2

此时集合中的有序数据如下：

3.1.2 ZREM

格式： ZREM key score member [score member …]

功能：删除ZSet中的元素。

> ZREM zset1 user4
(integer) 1
1
2

此时集合中的有序数据如下：

3.2读操作

3.2.1 ZCARD

格式：ZCARD key

功能：查看ZSet中成员总数

> ZCARD zset1
(integer) 3
1
2

3.2.2 ZRANGE

格式：ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

功能：查询从start到stop范围的ZSet数据，WITHSCORES选填，不填只输出key，没有score值

> ZRANGE zset1 0 -1 WITHSCORES
1) "user1"
2) "100"
3) "user2"
4) "128"
5) "user3"
6) "256"
1
2
3
4
5
6
7

3.2.3 ZCOUNT

格式：ZCOUNT key min max

功能：计算min-max积分范围的成员个数

> ZCOUNT zset1 50 200
(integer) 2
1
2

3.2.4 ZRANK

格式：ZRANK key member

功能：查看ZSet中member的排名索引，索引从0开始，所以排第一，所以就是0

> ZRANK zset1 user2
(integer) 1

> ZRANK zset1 user3
(integer) 2

> ZRANK zset1 user1
(integer) 0
1
2
3
4
5
6
7
8

3.2.5 ZSCORE

格式：ZSCORE key member

功能：查看ZSet中member的分数

> ZSCORE zset1 user3
"256"
1
2

4.底层实现

4.1 底层编码

ZSet底层编码有两种，一种是ZIPLIST，一种是SKIPLIST+HASHTABLE。

和之前一样，ZSet中的ZIPLIST也是用于数据量比较小的内存节省，结构如下：

如果满足以下条件，则使用ZIPLIST编码：

1.列表对象保存的所有字符串对象长度都小于64字节；

2.列表对象元素个数少于128。

两个条件任何一条不满足，编码结构就使用SKIPLIST+HASHTABLE，其中SKIPLIST也是底层数据结构。

SKIPLIST也就是之前说过的跳表。

除了SKIPLIST，Redis还使用了HASHTABLE来配合查询，这样可以在O(1)时间复杂度查到成员的分数值。

总结

ZSet就是有序集合，用于保存、查询处理有序的集合，其查询范围、成员分值查询速度都很快。ZSet非常适用于排名场景，比如游戏排行榜。

ZSet底层有两种编码方式，一种是数据量较少的ZIPLIST，另一种是查询性能更优的SKIPLIST+HASHTABLE的编码模式。