Redis Set：原理、命令与实战场景详解

Redis 数据结构精讲：Set 集合的原理、命令与实战场景

大家好，今天我们来聊聊 Redis 中一个非常实用的数据结构 ------Set（集合） 。它和我们熟悉的列表（List）有很多相似之处，比如都能存储多个字符串类型的元素，但也有几个关键区别：Set 中的元素是无序的，而且不允许重复。更重要的是，Redis 的 Set 天生支持交集、并集、差集这些集合操作，在很多业务场景下都能发挥奇效。

一、Set 集合的基本概念

先看个直观的例子，比如我们要记录用户 user:1 的兴趣爱好：

可以看到，Set 的 Key 是 user:1:subscribe，对应的 Value 是一个包含 Basketball、IT、Music 等多个元素的集合。这些元素没有固定顺序，也不会重复，完美契合了 "用户兴趣标签" 这类场景的需求。

二、Set 集合的基础命令详解

我们先从最常用的基础命令开始，逐个拆解它们的用法、时间复杂度和实战示例。

1. SADD：添加元素到集合

作用：将一个或多个元素添加到集合中，重复元素会被自动忽略。

语法：SADD key member [member \.\.\.\]
时间复杂度：O(1)
返回值：本次成功添加的元素个数

redis 复制代码

redis> SADD myset "Hello"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 0  # 重复元素添加失败，返回0
redis> SMEMBERS myset
1) "Hello"
2) "World"

2. SMEMBERS：获取集合中所有元素

作用：返回集合中的所有元素，注意元素的顺序是无序的。

语法：SMEMBERS key
时间复杂度：O (N)（N 为集合元素个数）
返回值：集合中所有元素的列表

redis 复制代码

redis> SADD myset "Hello"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 1
redis> SMEMBERS myset
1) "Hello"
2) "World"

3. SISMEMBER：判断元素是否存在于集合中

作用：判断一个元素是否是集合的成员。

语法：SISMEMBER key member
时间复杂度：O(1)
返回值：1 表示元素存在，0 表示元素不存在或集合本身不存在

redis 复制代码

redis> SADD myset "one"
(integer) 1
redis> SISMEMBER myset "one"
(integer) 1
redis> SISMEMBER myset "two"
(integer) 0

4. SCARD：获取集合的元素个数

作用：获取集合的基数（cardinality），也就是集合中元素的数量。

语法：SCARD key
时间复杂度：O(1)
返回值：集合中的元素个数

redis 复制代码

redis> SADD myset "Hello"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 1
redis> SCARD myset
(integer) 2

5. SPOP：随机删除并返回元素

作用：从集合中随机删除并返回一个或多个元素（因为集合是无序的，删除的元素是随机的）。

语法：SPOP key [count\]
时间复杂度：O (N)（N 为 count 的值）
返回值：被删除的元素

redis 复制代码

redis> SADD myset "one"
(integer) 1
redis> SADD myset "two"
(integer) 1
redis> SADD myset "three"
(integer) 1
redis> SPOP myset
"one"
redis> SMEMBERS myset
1) "two"
2) "three"
redis> SADD myset "four"
(integer) 1
redis> SADD myset "five"
(integer) 1
redis> SPOP myset 3
1) "four"
2) "five"
3) "two"

6. SMOVE：移动元素到另一个集合

作用：将一个元素从源集合移动到目标集合中。

语法：SMOVE source destination member
时间复杂度：O(1)
返回值：1 表示移动成功，0 表示元素不存在或移动失败

redis 复制代码

redis> SADD myset "one"
(integer) 1
redis> SADD myset "two"
(integer) 1
redis> SADD myotherset "three"
(integer) 1
redis> SMOVE myset myotherset "two"
(integer) 1
redis> SMEMBERS myset
1) "one"
redis> SMEMBERS myotherset
1) "three"
2) "two"

7. SREM：删除集合中的指定元素

作用：从集合中删除一个或多个指定的元素。

语法：SREM key member [member \.\.\.\]
时间复杂度：O (N)（N 为要删除的元素个数）
返回值：本次操作成功删除的元素个数

redis 复制代码

redis> SADD myset "one"
(integer) 1
redis> SADD myset "two"
(integer) 1
redis> SADD myset "three"
(integer) 1
redis> SREM myset "one"
(integer) 1
redis> SMEMBERS myset
1) "two"
2) "three"

三、集合间的高级操作：交集、并集、差集

这是 Redis Set 最强大的功能之一，支持多个集合之间的数学运算，比如交集（inter）、并集（union）、差集（diff）。

1. SINTER：获取多个集合的交集

作用：返回所有给定集合的交集元素。

语法：SINTER key [key \.\.\.\]
时间复杂度：O (N*M)（N 是最小集合的元素个数，M 是集合的数量）
返回值：交集的元素列表

redis 复制代码

redis> SADD key1 "a"
(integer) 1
redis> SADD key1 "b"
(integer) 1
redis> SADD key1 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "d"
(integer) 1
redis> SADD key2 "e"
(integer) 1
redis> SINTER key1 key2
1) "c"

2. SINTERSTORE：将交集结果保存到目标集合

作用：和 SINTER 功能类似，但会把交集结果存储到指定的目标集合中，而不是直接返回。

语法：SINTERSTORE destination key [key \.\.\.\]
时间复杂度：O(N*M)
返回值：交集中元素的个数

redis 复制代码

redis> SADD key1 "a"
(integer) 1
redis> SADD key1 "b"
(integer) 1
redis> SADD key1 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "d"
(integer) 1
redis> SADD key2 "e"
(integer) 1
redis> SINTERSTORE key key1 key2
(integer) 1
redis> SMEMBERS key
1) "c"

3. SUNION：获取多个集合的并集

作用：返回所有给定集合的并集元素（合并所有元素并去重）。

语法：SUNION key [key \.\.\.\]
时间复杂度：O (N)（N 是所有集合元素的总数）
返回值：并集的元素列表

redis 复制代码

redis> SADD key1 "a"
(integer) 1
redis> SADD key1 "b"
(integer) 1
redis> SADD key1 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "d"
(integer) 1
redis> SADD key2 "e"
(integer) 1
redis> SUNION key1 key2
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
5) "e"

4. SUNIONSTORE：将并集结果保存到目标集合

作用：和 SUNION 功能类似，但会把并集结果存储到指定的目标集合中。

语法：SUNIONSTORE destination key [key \.\.\.\]
时间复杂度：O(N)
返回值：并集中元素的个数

redis 复制代码

redis> SADD key1 "a"
(integer) 1
redis> SADD key1 "b"
(integer) 1
redis> SADD key1 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "d"
(integer) 1
redis> SADD key2 "e"
(integer) 1
redis> SUNIONSTORE key key1 key2
(integer) 5
redis> SMEMBERS key
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
5) "e"

5. SDIFF：获取多个集合的差集

作用：返回第一个集合与其他集合的差集元素（只保留第一个集合中独有的元素）。

语法：SDIFF key [key \.\.\.\]
时间复杂度：O(N)
返回值：差集的元素列表

redis 复制代码

redis> SADD key1 "a"
(integer) 1
redis> SADD key1 "b"
(integer) 1
redis> SADD key1 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "d"
(integer) 1
redis> SADD key2 "e"
(integer) 1
redis> SDIFF key1 key2
1) "a"
2) "b"

6. SDIFFSTORE：将差集结果保存到目标集合

作用：和 SDIFF 功能类似，但会把差集结果存储到指定的目标集合中。

语法：SDIFFSTORE destination key [key \.\.\.\]
时间复杂度：O(N)
返回值：差集中元素的个数

redis 复制代码

redis> SADD key1 "a"
(integer) 1
redis> SADD key1 "b"
(integer) 1
redis> SADD key1 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "c"
(integer) 1
redis> SADD key2 "d"
(integer) 1
redis> SADD key2 "e"
(integer) 1
redis> SDIFFSTORE key key1 key2
(integer) 2
redis> SMEMBERS key
1) "a"
2) "b"

四、Set 命令速查表

这里整理了所有常用的 Set 命令，方便大家快速查阅：

命令	功能描述	时间复杂度
`SADD key member [\.\.\.\]`	添加元素到集合	O(1)
`SMEMBERS key`	获取集合所有元素	O(N)
`SISMEMBER key member`	判断元素是否存在	O(1)
`SCARD key`	获取集合元素个数	O(1)
`SPOP key [count\]`	随机删除并返回元素	O (N)（N 为 count）
`SMOVE src dest member`	移动元素到另一个集合	O(1)
`SREM key member [\.\.\.\]`	删除指定元素	O (N)（N 为删除的元素数）
`SINTER key1 key2 [\.\.\.\]`	获取多个集合的交集	O(N*M)
`SINTERSTORE dest key1 [\.\.\.\]`	存储交集结果到目标集合	O(N*M)
`SUNION key1 key2 [\.\.\.\]`	获取多个集合的并集	O(N)
`SUNIONSTORE dest key1 [\.\.\.\]`	存储并集结果到目标集合	O(N)
`SDIFF key1 key2 [\.\.\.\]`	获取多个集合的差集	O(N)
`SDIFFSTORE dest key1 [\.\.\.\]`	存储差集结果到目标集合	O(N)

五、Set 集合的底层编码实现

Redis 的 Set 类型有两种底层编码方式，会根据场景自动切换：

intset（整数集合） ：当集合中的元素都是整数，且元素个数不超过 512 个时，Redis 会使用 intset 编码存储，这种方式非常节省内存。
redis 复制代码
```
127.0.0.1:6379> SADD setkey 1 2 3 4
(integer) 4
127.0.0.1:6379> OBJECT encoding setkey
"intset"
```
hashtable（哈希表） ：当集合中的元素包含非整数，或者元素个数超过 512 个时，Redis 会自动切换为 hashtable 编码，以保证读写性能。
redis 复制代码
```
127.0.0.1:6379> SADD setkey 1 2 3 4 ... （添加超过512个元素）
127.0.0.1:6379> OBJECT encoding setkey
"hashtable"
```

六、Set 集合的实战场景

Set 集合的特性，让它在很多业务场景下都能大显身手，这里举几个常见的例子：

1. 给用户添加兴趣标签

我们可以用 Set 存储用户的兴趣标签，天然去重，添加 / 删除都很方便：

redis 复制代码

SADD user:1:tags tag1 tag2 tag3
SADD user:1:tags tag1 tag4  # 重复的tag1会被忽略

2. 给标签添加用户

反过来，也可以用 Set 存储每个标签下的用户列表：

redis 复制代码

SADD tag:1:users user:1 user:2 user:3
SADD tag:2:users user:1 user:4 user:9

3. 计算用户的共同好友 / 共同兴趣

利用 Set 的交集功能，我们可以轻松计算两个用户的共同兴趣标签：

redis 复制代码

# 计算user:1和user:2的共同兴趣
SINTER user:1:tags user:2:tags

这种场景在社交平台、推荐系统中非常常见，比如：

计算两个用户的共同好友
找出同时关注了多个话题的用户
统计用户的共同兴趣，实现个性化推荐

总结

Redis 的 Set 集合虽然结构简单，但功能非常强大：无序、去重、支持丰富的集合运算，在标签系统、好友关系、数据去重等场景中都有不可替代的优势。掌握好这些命令和底层原理，就能在开发中灵活运用，写出更高效、更优雅的代码。