Redis6的介绍及常用五大数据类型

前言：本文章所提及到的数据类型都是redis中k-v键值对中的value的数据类型

一、Redis介绍相关知识

Redis是单线程+多路IO复用技术
多路io复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符（Socket）的就绪状态，比如调用select和poll函数，传入多个文件描述符，如果有一个文件描述符就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行（比如使用线程池）

1. redis默认有16个数据库，类似数组下标从0开始，初始默认使用0号库
2. 使用命令 select 数据库号 来切换数据库。如: select 8
3. 统一密码管理，所有库同样密码。
4. dbsize查看当前数据库的key的数量
5. flushdb清空当前库 flushall 清空全部库

二、redis常用五大数据类型

1.redis的key操作命令

1.1
keys *查看当前库所有key (匹配：keys *1)

1.2
exists key判断某个key是否存在
存在返回1，不存在返回0

1.3
type key 查看你的key是什么类型

1.4
del key 删除指定的key数据
删除成功返回1，删除失败返回0

1.5
unlink key 根据选择非阻塞删除
即仅将keys从keyspace元数据中删除，真正的删除会在后续异步操作。
删除成功返回1，失败返回0

1.6
expire key 10 为给定的key设置过期时间为10秒，过期后自动删除，设置成功返回1，设置失败返回0
ttl key 查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期

2. redis 字符串（String）

2.1简介

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。意味着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，一个Redis中字符串value最多可以是512M

2.2 常用命令

2.2.1
指令：set <key><value> [选项] 添加键值对
选项说明：
NX：当数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库
XX：当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥
EX：key的超时秒数
PX：key的超时毫秒数，与EX互斥

2.2.2
get <key> 查询对应键值
append <key><value>将给定的< value> 追加到原值的末尾
strlen <key>获得值的长度
setnx <key><value>只有在 key不存在时 ,设置 key 的值

2.2.3
incr <key> 将 key 中储存的数字值增1
只能对数字值操作，如果为空，新增值为1
decr <key> 将 key 中储存的数字值减1
只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1
incrby / decrby <key><步长>将 key 中储存的数字值增减,自定义步长。


incr 命令会对指定的key的数值进行原子的加1操作
所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；
这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。
（1）在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。
（2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。
Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程。

2.2.4
mset <key1><value1><key2><value2> ..... 同时设置一个或多个 key-value对
mget <key1><key2><key3> ..... 同时获取一个或多个 value
msetnx <key1><value1><key2><value2> ..... 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。该操作是原子性的，有一个失败则都失败

2.2.5
getrange <key><起始位置><结束位置> 获得key对应的value的指定范围的子串，类似java中的substring，前包，后包

setrange <key><起始位置><value> 用 < value> 覆写key所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始)。

2.2.6
setex <key><过期时间><value> 设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。

getset <key><value> 以新换旧，设置了新值同时获得旧值。

2.3 redis字符串的底层数据结构

String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于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.

如下图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间capacity一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。

3.redis列表（List）

3.1 简介

Redis 列表是单键多值的，即一个key对应一个List
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）。
它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

3.2 常用命令

3.2.1
lpush/rpush <key><value1><value2><value3> .... 从左边/右边插入一个或多个值。
lrange <key><start><stop> 按照索引下标获得元素(从左到右)
例：lrange mylist 0 -1 0代表左边第一个，-1代表右边第一个，（0 -1表示获取所有）

3.2.2
lpop/rpop <key> 从左边/右边吐出一个值。值在键在，值光键亡，即取出值后，对应的键也会自动删除。

rpoplpush <key1><key2> 从< key1>列表右边吐出一个值，插到< key2>列表左边。

3.2.3
lindex <key><index>按照索引下标获得元素(从左到右)

llen <key>获得列表长度

linsert <key> before/after <value><newvalue> 在< value>的前面/后面插入< newvalue>

lrem <key><n><value> 从左边删除n个value(从左到右)

lset <key> <index> <value> 将列表key下标为index的值替换成value

3.3 redis中List的底层数据结构

List的数据结构为快速链表quickList。
首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，也即是压缩列表。它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。
当数据量比较多的时候才会改成quicklist。
因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如下图这个列表里存的只是int类型的数据，结构上还需要两个额外的指针prev和next。
Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。

关于quicklist的详解请前往查看
Redis内部数据结构详解(5)——quicklist

4.Redis集合(Set)

4.1简介

Redisset对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。
Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

4.2 常用命令

sadd <key><value1><value2> ..... 将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略
smembers <key> 取出该集合的所有值。

sismember <key><value>判断集合< key>是否为含有该< value>值，有1，没有0

scard<key> 返回该集合的元素个数。

srem <key><value1><value2> .... 删除集合中的某个元素。

spop <key>随机从该集合中吐出一个值,并且该值会自动从集合中删除。

srandmember <key><n>随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。

smove <source><destination> value 把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合

sinter <key1><key2> 返回两个集合的交集元素。
sunion <key1><key2>返回两个集合的并集元素。
sdiff <key1><key2>返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)

4.3 redis中set的底层数据结构

Set数据结构是dict字典，字典是用哈希表实现的。Java中HashSet的内部实现使用的是HashMap，只不过所有的value都指向同一个对象。
Redis的set结构也是一样，它的内部也使用hash结构，所有的value都指向同一个内部值。

5. Redis哈希(Hash)

5.1 简介

Redis hash 是一个键值对集合。 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。
类似Java里面的Map<String,Object>

例：以用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息，如果用普通的key/value结构来存储，主要有以下2种存储方式：

方式一：每次修改用户的某个属性需要，先反序列化改好后再序列化回去。开销较大。

方式二：用户ID数据冗余

针对上述问题：
通过 key(用户ID) ——>field(属性标签) + value(属性值)
就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题

5.2 常用命令

hset <key><field><value>给< key>集合中的 < field>键赋值为< value>
hget <key1><field>从< key1>集合中取出< field>对应的value

hkeys <key>列出该hash集合的所有field
hvals <key>列出该hash集合的所有value

hmset <key1><field1><value1><field2><value2>... 批量设置hash的值
hmget <key> <field1> <field2> ... 批量获取hash中field对应的值

hexists<key1><field>查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。存在返回1，不存在返回0

hincrby <key><field><increment>为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1

hsetnx <key><field><value> 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field不存在

5.3 redis中hash的底层数据结构

Hash类型对应的数据结构是两种：ziplist（压缩列表），hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。

6.Redis有序集合Zset(sorted set)

6.1 简介

Redis有序集合zset与普通集合set非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。
不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分（score）,这个评分（score）被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复的 。
因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素。
访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。

6.2 常用命令

zadd <key><score1><value1><score2><value2>… 将一个或多个 member 元素及其 score值加入到有序集 key 当中。

zrange <key> <start><stop> [WITHSCORES] 返回有序集 key 中，下标在< start>与< stop>之间的元素 带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集

zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count] 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。

zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset count] 同上，改为从大到小排列。

zincrby <key><increment><value> 为元素的score加上增量

zrem <key><value>删除该集合下指定值的元素

zcount <key><min><max> 统计该集合，分数区间内的元素个数

zrank <key><value> 返回该值在集合中的位置，从0开始。

3.redis中zset的数据结构

SortedSet(zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。

zset底层使用了两个数据结构
（1）hash，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。
（2）跳跃表（skiplist），跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表
关于跳表请查看跳表详解