【redis】数据结构及操作命令

Redis数据类型及操作命令

概述

5种基础数据类型：String、List、Set、Zset、Hash

3种特殊数据类型：

• geospatial（地理空间的），底层是Zset
• hyperloglog：（基数==不重复的元素）
• bitmaps：（位存储）

Stream 类型：

Redis5.0 中还增加了一个数据结构Stream，它借鉴了Kafka的设计，是一个新的强大的支持多播的可持久化的消息队列。

详述

String (字符串)

• 描述： 最基本的数据类型。一个 Key 对应一个 Value。Value 不仅是文本字符串，也可以是数字（整数或浮点数）或二进制数据（如图片、序列化对象）。

• 特点：

  • 最大容量：512 MB。

  • 可以对数字执行原子操作：INCR, DECR, INCRBY, DECRFLOAT 等。

  • 支持部分字符串操作：APPEND, GETRANGE, SETRANGE, STRLEN。

  • 支持位操作：SETBIT, GETBIT, BITCOUNT, BITOP（位图功能）。

• 常见用途：

  • 缓存 HTML 片段、JSON 数据、序列化对象。

  • 计数器（网页访问量、点赞数）。

  • 分布式锁（配合 SET key value NX PX milliseconds）。

  • 位图（用户签到、布隆过滤器基础）。

• 命令：

  select 6：切换数据库

  Dbsize：查看数据库的大小

  Keys *：查看所有的key

  Flushdb：清空当前数据库

  Flushall：清空所有数据库

  Set name guoqi：设置一个key，值为guoqi

  Setex（set with expire）

  Setex name 30 "guoqi"：设置name30s后过期，值为guoqi

  Get name：得到该数据库key值为name的value值

  Get age：得到该数据库key值为age的value值

  Exits name：若数据库中存在key值为name，返回1，否则返回0

  Expire name 10：让数据库中key值为name的value值10秒钟过期

  Ttl name：查看当前key的剩余时间

  Type name：查看当前key是什么类型

  Append name "123"：往key值为name的字符串后面加上"123"，返回值是字符串的长度

  strlen name：返回value值的长度

  del key : 删除key

  SETNX key value ：如果可以不存在则设置

  SETEX key seconds value：如果可以不存在则设置（seconds是过期时间，秒为单位），如果 key 已经存在，setex命令将覆写旧值。

List (列表)

• 描述： 一个有序的字符串集合，按照插入顺序排序。你可以从列表的两端添加或移除元素。

• 特点：

  • 双向链表实现（底层是 quicklist）。

  • 支持在头部（Left）和尾部（Right）高效插入/删除：LPUSH, RPUSH, LPOP, RPOP。

  • 支持范围查询：LRANGE。

  • 支持阻塞操作：BLPOP, BRPOP（用于简单的消息队列）。

  • 可以修剪列表：LTRIM。

  • 最大元素数：2^32 - 1 (约 40 亿)。

• 常见用途：

  • 消息队列（FIFO 用 LPUSH/RPOP 或 RPUSH/LPOP，配合阻塞操作更好）。

  • 最新消息/动态列表（如最新 10 条微博，用 LPUSH + LTRIM）。

  • 记录操作日志。

• 命令：

  Lpush list one 将一个或多个值放到列表头部（后插入的放在最前面）

  Rpush list two 将一个或多个值放到列表尾部

  Lrange list 0 -1 输出集合中的全部值

  Lpop list 弹出（移除）顶部值

  Rpop list 弹出（移除）底部值

  Lindex list 0 获取下标为0的值

  Lindex list 1 获取下标为1的值

  Llen list 获取list的长度

  Lrem list 2 one 移除list中的两个one（lrem key 数量 元素值 移除队列中多少个 值为xxx的元素）

  Ltrim mylist 1 2 通过下标截取指定的长度，这个list已经被截断了，只剩下了截取的部分lset list 0 value2 把list的第0个位置的值更新为value2，若该位置无值，则会报错

  Linsert list before "one" "two" 在list的one之前插入two

  注意：

  当队列中没有消息时，会删除队列的key。

Hash (哈希表 / 字典)

• 描述： 一个键值对集合，特别适合存储对象（如用户信息、产品信息）。

• 特点：

  • 一个 Key 对应一个 field-value 映射表。

  • 可以高效地操作单个字段：HSET, HGET, HDEL, HEXISTS。

  • 支持批量操作：HMSET, HMGET, HGETALL。

  • 支持对数值字段进行原子增减：HINCRBY, HINCRBYFLOAT。

  • 可以获取所有字段名或字段值：HKEYS, HVALS。

  • 最大字段数：2^32 - 1 (约 40 亿)。

• 常见用途：

  • 存储对象（用户信息：user:1000 {name: "Alice", age: 30, email: "[email protected]"}）。

  • 存储具有多个属性的实体。

  • 聚合数据（避免序列化/反序列化整个对象）。

• 命令：

  Map集合，key-map === key-<k-v>

  Hset myhash k1 v1 往myhash集合里放值，key是k1，value是v1

  Hget myhash k1 通过k1得到对应的value值

  Hmset myhash k1 v1 k2 v2 一次设置多个k-v键值对

  Hmget myhash k1 k2 一次得到多个value值

  Hgetall myhash 得到全部的数据（全部的key和全部的value，输出方式为 一个key，一个value）

  Hdel myhash k1 删除指定的key，对应的value值也会被删除

  Hlen myhash 获取hash表的键值对个数

  Hexists myhash k1 查看myhash中k1存不存在

  Hkeys myhash 只获取所有的key

  Hvals myhash 只获取所有的value

Set (集合)

• 描述： 一个无序的、唯一的字符串集合。集合成员不允许重复。

• 特点：

  • 高效的添加、删除、检查成员是否存在：SADD, SREM, SISMEMBER。

  • 支持集合运算：SINTER (交集), SUNION (并集), SDIFF (差集)。

  • 支持获取所有成员：SMEMBERS (谨慎使用，大数据量可能阻塞)。

  • 支持随机获取成员：SRANDMEMBER, SPOP。

  • 支持获取集合大小：SCARD。

  • 最大成员数：2^32 - 1 (约 40 亿)。

• 常见用途：

  • 标签系统（文章的标签）。

  • 唯一性保证（某用户点赞过的文章 ID）。

  • 共同好友/兴趣（求交集）。

  • 随机抽取（抽奖）。

  • 数据去重。

• 命令：

  不允许出现重复的值，并且插入的值都是无序的

  Sadd myset hello 往集合中加入值

  Smembers myset 查看集合中的全部成员

  Sismembers myset hello 查看hello是否是集合中的成员，是返回1

  Scard myset 查看集合中的元素个数

  Srem myset hello 移除集合中的指定元素

  srandmember myset 随机抽取集合中的一个元素

  srandmember myset 2 随机抽取集合中的两个元素

  spop myset 随机删除集合中的元素

  SDIFF set1 set2 取set1和set2的差集

  SINTER set1 set2 取set1和set2的交集（共同好友就是这样实现的）

  SUNION set1 set2 取set1和set2的并集

Sorted Set (有序集合 / ZSet)

• 描述： 类似于 Set，但每个成员都关联一个分数 (score)，成员按分数排序（默认升序）。分数可以重复，但成员唯一。

• 特点：

  • 通过分数进行范围查询：ZRANGEBYSCORE, ZREVRANGEBYSCORE。

  • 通过排名（位置）进行查询：ZRANGE, ZREVRANGE (支持 WITHSCORES)。

  • 高效添加、删除、更新分数：ZADD (可更新分数), ZREM。

  • 支持获取成员排名：ZRANK, ZREVRANK。

  • 支持获取成员分数：ZSCORE。

  • 支持集合运算（按分数聚合）：ZUNIONSTORE, ZINTERSTORE。

  • 支持获取集合大小：ZCARD。

  • 支持按分数范围统计数量：ZCOUNT。

  • 最大成员数：2^32 - 1 (约 40 亿)。

• 常见用途：

  • 排行榜（按分数排序）。

  • 带权重的消息队列（分数代表优先级或执行时间）。

  • 范围查找（时间线、价格区间）。

  • 唯一计数器（成员作为计数器名称，分数作为计数值）。

• 命令：

  Zadd myzset 1 one 在集合的位置1处添加一个值

  Zadd myzset 2 two 3 three 添加多个值

  Zrange myzset 0 -1 获取集合中的全部元素

  Zrem myzset one 移除集合中的元素

  Zcard myzset 获取有序集合中元素的个数

重要扩展和底层实现概念：

• Bitmaps (位图): 这不是一个独立的数据类型，而是利用 String 类型的位操作命令 (SETBIT, GETBIT, BITCOUNT, BITOP) 来实现的。它提供了一种极其节省空间的方式来存储和操作布尔值（0/1）信息（如用户每日签到）。

• HyperLogLog (HLL): 用于高效估算海量数据集的基数（唯一元素个数）。它提供近似值（标准误差 <1%），但占用空间极小（固定约 12KB）。命令：PFADD, PFCOUNT, PFMERGE。

• Geospatial Indexes (地理空间索引): 基于 Sorted Set 实现，存储地理位置（经度、纬度）并提供附近位置搜索、计算距离等功能。命令：GEOADD, GEOPOS, GEODIST, GEORADIUS, GEORADIUSBYMEMBER。

• Streams (流): 在 Redis 5.0 引入，是一个更强大的、持久化的、支持多消费者的消息队列数据结构。它解决了 List 作为队列的一些限制（如消息持久化、消费状态跟踪、多消费者组）。命令：XADD, XREAD, XREADGROUP, XRANGE, XACK 等。

• 内部编码 (Internal Encoding): Redis 为了优化内存使用和性能，会根据存储的数据量、元素大小等因素，动态选择底层数据结构来表示同一个逻辑类型。例如：

  • String: int, embstr, raw

  • List: ziplist (小列表), linkedlist (旧), quicklist (Redis 3.2+ 默认)

  • Hash: ziplist (小哈希), hashtable

  • Set: intset (整数小集合), hashtable

  • Sorted Set: ziplist (小有序集合), skiplist + dict (字典)

  • 使用 OBJECT ENCODING key 命令可以查看某个 Key 使用的内部编码。

选择数据结构的建议：

1. 明确需求： 你需要存储什么？需要哪些操作（增删改查、范围查询、排序、集合运算）？性能要求如何？

2. 利用特性： 每种结构都有其优势。用 Hash 存对象字段，用 Sorted Set 做排行榜，用 Set 去重和求交集，用 Bitmap 做布尔标记。

3. 考虑内存和性能： 小数据集时内部编码（如 ziplist, intset）非常高效。超大 Key 会影响性能（如 SMEMBERS 大 Set）。

4. 避免误用： 不要用不适合的结构（例如，试图用 List 实现复杂的消息队列功能，而应该用 Streams）。