redis 数据类型及有序集合实现原理图

数据类型

字符串(strings)

1.1 类型介绍

字符串是 Redis最简单的储存类型,它存储的值可以是字符串、整数或者浮点数,对整个字符串或者字符串的其中一部分执行操作;对整数或者浮点数执行自增( Increment)或者自减( decrement)操作

Redis的字符串是一个由字节组成的序列,跟java里面的 ArrayList有点类似,采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分内部为当前字符串实际分配的空间 capacity-般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时,扩容都是加倍
现有的空间,如果超过1M,扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M

1.2 应用场景

字符串类型在工作中使用广泛,主要用于缓存数据,提高查询性能。比如存储登录用户信息、电商中存储商品信息、可以做计数器(想知道什么时候封锁一个地址访问超过几次)等等

1.3 操作指令

set key value:添加一条 String类型数据
get key:获取一条 String类型数据
mset key1 value1key2 value2:i加多条 String类型数据
mget key1key2:获取多条 String类型数据
incr key:自增(+1)
incrby key step:按照步长(step)自增
decr key:自减(-1)
derby key step:按照步长(step)递减

散列(hashes)

2.1 类型介绍

散列相当于Java中的 HashMap,内部是无序字典。实现原理跟 HashMap一致。一个哈希表有多个节点,每个节点保存一个键值对。
与Java中的 HashMap不同的是, rehash的方式不一样,因为Java的 HashMap在字典很大时, rehash是个耗时的操作,需要次性全部 rehash。 Redis为了高性能,不能堵塞服务,所以采用了渐进式 rehash策略。渐进式 rehash会在 rehash的同时,保留新旧两个hash结构,查询时会同时查询两个hash结构,然后在后续的定时任务中以及hash操作指令中,循序渐进地将旧hash的内容一点点迁移到新的hash结构中。当搬迁完成了,就会使用新的hash结构取而代之。

当hash移除了最后一个元素之后,该数据结构自动被删除,内存被回收

2.2 应用场景

Hash也可以同于对象存储,比如存储用户信息,与字符串不一样的是,字符串是需要将对象进行序列化(比如json序列化)后才能保存,而Hash则可以讲用户对象的每个字段单独存储,这样就能节省序列化和反序列的时间。此外还可以保存用户的购买记录,比如key为用户id,fied为商品id,vaue为商品数量。同样还可以用于购物车数据的存储,比如key为用广id,feld为商品id, value为购买数量等等。

2.3 操作指令

#设置属性
#设置多个属性
hset keyname fieldi valuel field2 value2
#获取某个属性值
get key
取所有属件值
hgetall keyname
#副除某个属性
hdel keyname field
#获取属件个数
hlen keyname
#按照步长自增个属性(该属性必是数字)
hincrby keyname field step
#按照步长自减某个属性(属性必须位数字类型)
hincrby keyname field step

列表(lists)

3.1 类型介绍

Redis中的lists相当于Java中的 LinkedList,实现原理是一个双向链表(其底层是一个快速列表),即可以支持反向查找和遍历,更方便操作。插入和删除提作非常快,时间复杂度为o(1),但是索引定位很慢,时间复杂度O(n)

3.2 应用场景

应用场景非常多,可以利用它轻松实现热销榜;可以实现工作队列(利用lists的push操作,将任务存在lists中,然后工作线程再用pop操作将任务取出进行执行);可以实现最新列表,比如最新评论等。

3.3 操作指令

# 左进
lpush key value1 value2 value3
# 左出
lpop key
# 右进
rpush key valuel value2 value3
# 右出
rpop key
#从左往右读取 start和end是下标
lrange key start end

集合(sets)

4.1 类型介绍

集合类似Java中的 Hash Set,内部实现是一个vue永远为nu的 HashMap,实际就是通过计算hash的方式来快速排重的,这也是sets能提供判断一个成员是否在集合内的原因

4.2 应用场景

redis的sets类型是使用哈希表构造的,因此复杂度是(1),它支持集合内的增删改查,并且支持多个集合间的交集、并集差集操作。可以利用这些集合操作,解决程序开发过程当中很多数据集合间的问题。比如计算网站独立ip,用户画像中的用
户标签,共同好友等功能

4.3 操作指令

#添加内容
sadd key valuel value2
#音询key里所有的值
members key
#移除key里面的某个 value
srem key value
#随机移除某个valu
spop key
#返回两个set的并集
sunion key1 key2
#返回key1踢出交集的那部分(差集)
sdiff keyl key2
#跟 siffer相反,返回交集
sinter key1 key2

有序集合

5.1 类型介绍

sorted sets是 Redis类似于 SortedSet和 HashMap的结合体,一方面它是一个set,保证了内部vaue的唯一性,另一方面它可以给每个 value赋予一个score,代表这个vaue的排序权重。内部使用 hashmap和跳跃表 (SkipList)来保证数据的存储和有序, HashMap里放的是成员到 Score的映射,而跳跃表里存放的是所有的成员,排序依据是 HashMap里存的score使用跳跃表的结构可以获得比较高的査找效率,并且在实现上比较简单。sorted sets中最后-个value被移除后,数据结构自动刪賒

5.2 应用场景

主要应用于根据某个衩重进行排序的队列的场景,比如游戏积分排行榜,设置优先级的任务列表,学生成绩表,ip可用可信度等。

5.3 操作指令

#添加元素
zadd key score value [score value
#获取集合的值并按照 score从小到大排列,最小的是最上面
zrange key start end
#返回有序集key中,所有 score值介于min和max之间(包括等于min或max)的成员。有序集成员按 score值递增从小到大)次序排列,最小的是最上面
zrangebyscore key start end
# 删除某个元素
zrem key value 
# 获取key元素
zcard key
# 统计某个范围内有多少元素
zcount key start end 
# 获取当前value排名
zrank key value 
# 反转获取排名
zrevrank key value 

跳表查询过程

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