redis的五大數(shù)據(jù)類型為什么這么受歡迎?別告訴我你不知道!

Redis是一種基于鍵值對(duì)的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，它的值主要由string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合），zset（有序集合）五種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，除此之外還支持一些其他的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。key都是由字符串構(gòu)成的，那么這五種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用場(chǎng)景有哪些？一起來(lái)看看！

一 字符串

字符串類型是Redis最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，字符串類型可以是JSON、XML甚至是二進(jìn)制的圖片等數(shù)據(jù)，但是最大值不能超過(guò)512MB。

1.1 內(nèi)部編碼

Redis會(huì)根據(jù)當(dāng)前值的類型和長(zhǎng)度決定使用哪種內(nèi)部編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

字符串類型的內(nèi)部編碼有3種：

1. int：8個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)整型。
2. embstr：小于等于39個(gè)字節(jié)的字符串。
3. raw：大于39個(gè)字節(jié)的字符串。

1.2 使用場(chǎng)景

1.2.1 緩存

在web服務(wù)中，使用MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，Redis作為緩存。由于Redis具有支撐高并發(fā)的特性，通常能起到加速讀寫和降低后端壓力的作用。web端的大多數(shù)請(qǐng)求都是從Redis中獲取的數(shù)據(jù)，如果Redis中沒(méi)有需要的數(shù)據(jù)，則會(huì)從MySQL中去獲取，并將獲取到的數(shù)據(jù)寫入redis。

1.2.2 計(jì)數(shù)

Redis中有一個(gè)字符串相關(guān)的命令incr key，incr命令對(duì)值做自增操作，返回結(jié)果分為以下三種情況：

• 值不是整數(shù)，返回錯(cuò)誤
• 值是整數(shù)，返回自增后的結(jié)果
• key不存在，默認(rèn)鍵為0，返回1

比如文章的閱讀量，視頻的播放量等等都會(huì)使用redis來(lái)計(jì)數(shù)，每播放一次，對(duì)應(yīng)的播放量就會(huì)加1，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)異步存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中達(dá)到持久化的目的。

1.2.3 共享Session

在分布式系統(tǒng)中，用戶的每次請(qǐng)求會(huì)訪問(wèn)到不同的服務(wù)器，這就會(huì)導(dǎo)致session不同步的問(wèn)題，假如一個(gè)用來(lái)獲取用戶信息的請(qǐng)求落在A服務(wù)器上，獲取到用戶信息后存入session。下一個(gè)請(qǐng)求落在B服務(wù)器上，想要從session中獲取用戶信息就不能正常獲取了，因?yàn)橛脩粜畔⒌膕ession在服務(wù)器A上，為了解決這個(gè)問(wèn)題，使用redis集中管理這些session，將session存入redis，使用的時(shí)候直接從redis中獲取就可以了。

1.2.4 限速

為了安全考慮，有些網(wǎng)站會(huì)對(duì)IP進(jìn)行限制，限制同一IP在一定時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)次數(shù)不能超過(guò)n次。

二 哈希

Redis中，哈希類型是指一個(gè)鍵值對(duì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

2.1 內(nèi)部編碼

哈希類型的內(nèi)部編碼有兩種：

• ziplist（壓縮列表）：當(dāng)哈希類型元素個(gè)數(shù)小于hash-max-ziplist-entries配置（默認(rèn)512個(gè)）同時(shí)所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默認(rèn)64字節(jié)）時(shí)使用。ziplist使用更加緊湊的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個(gè)元素的連續(xù)存儲(chǔ)，所以比hashtable更加節(jié)省內(nèi)存。
• hashtable（哈希表）：當(dāng)ziplist不能滿足要求時(shí)，會(huì)使用hashtable。

2.2 使用場(chǎng)景

由于hash類型存儲(chǔ)的是一個(gè)鍵值對(duì)，比如數(shù)據(jù)庫(kù)有以下一個(gè)用戶表結(jié)構(gòu)

將以上信息存入redis，用表明:id作為key，用戶屬性作為值：

hset?user:1?name?Java旅途?age?18

使用哈希存儲(chǔ)會(huì)比字符串更加方便直觀

三 列表

列表類型用來(lái)存儲(chǔ)多個(gè)有序的字符串，一個(gè)列表最多可以存儲(chǔ)2^32-1個(gè)元素，列表的兩端都可以插入和彈出元素。

3.1 內(nèi)部編碼

列表的內(nèi)部編碼有兩種：

• ziplist（壓縮列表）：當(dāng)哈希類型元素個(gè)數(shù)小于list-max-ziplist-entries配置（默認(rèn)512個(gè)）同時(shí)所有值都小于list-max-ziplist-value配置（默認(rèn)64字節(jié)）時(shí)使用。ziplist使用更加緊湊的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個(gè)元素的連續(xù)存儲(chǔ)，所以比hashtable更加節(jié)省內(nèi)存。
• linkedlist（鏈表）：當(dāng)ziplist不能滿足要求時(shí)，會(huì)使用linkedlist。

3.2 使用場(chǎng)景

3.2.1 消息隊(duì)列

列表用來(lái)存儲(chǔ)多個(gè)有序的字符串，既然是有序的，那么就滿足消息隊(duì)列的特點(diǎn)。使用lpush+rpop或者rpush+lpop實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列。除此之外，redis支持阻塞操作，在彈出元素的時(shí)候使用阻塞命令來(lái)實(shí)現(xiàn)阻塞隊(duì)列。

3.2.2 棧

由于列表存儲(chǔ)的是有序字符串，滿足隊(duì)列的特點(diǎn)，也就能滿足棧先進(jìn)后出的特點(diǎn)，使用lpush+lpop或者rpush+rpop實(shí)現(xiàn)棧。

3.2.3 文章列表

因?yàn)榱斜淼脑夭坏怯行虻?，而且還支持按照索引范圍獲取元素。因此我們可以使用命令lrange key 0 9分頁(yè)獲取文章列表

四 集合

集合類型也可以保存多個(gè)字符串元素，與列表不同的是，集合中不允許有重復(fù)元素并且集合中的元素是無(wú)序的。一個(gè)集合最多可以存儲(chǔ)2^32-1個(gè)元素。

4.1 內(nèi)部編碼

集合類型的內(nèi)部編碼有兩種：

• intset（整數(shù)集合）：當(dāng)集合中的元素都是整數(shù)且元素個(gè)數(shù)小于set-max-intset-entries配置（默認(rèn)512個(gè)）時(shí)，redis會(huì)選用intset來(lái)作為集合的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，從而減少內(nèi)存的使用。
• hashtable（哈希表）：當(dāng)intset不能滿足要求時(shí)，會(huì)使用hashtable。

4.2 使用場(chǎng)景

4.2.1 用戶標(biāo)簽

例如一個(gè)用戶對(duì)籃球、足球感興趣，另一個(gè)用戶對(duì)橄欖球、乒乓球感興趣，這些興趣點(diǎn)就是一個(gè)標(biāo)簽。有了這些數(shù)據(jù)就可以得到喜歡同一個(gè)標(biāo)簽的人，以及用戶的共同感興趣的標(biāo)簽。給用戶打標(biāo)簽的時(shí)候需要①給用戶打標(biāo)簽，②給標(biāo)簽加用戶，需要給這兩個(gè)操作增加事務(wù)。

• 給用戶打標(biāo)簽

sadd?user:1:tags?tag1?tag2

• 給標(biāo)簽添加用戶

sadd?tag1:users?user:1

sadd?tag2:users?user:1

使用交集（sinter）求兩個(gè)user的共同標(biāo)簽

sinter?user:1:tags?user:2:tags

4.2.2 抽獎(jiǎng)功能

集合有兩個(gè)命令支持獲取隨機(jī)數(shù)，分別是：

• 隨機(jī)獲取count個(gè)元素，集合元素個(gè)數(shù)不變

srandmember key [count]

• 隨機(jī)彈出count個(gè)元素，元素從集合彈出，集合元素個(gè)數(shù)改變

spop key [count]

用戶點(diǎn)擊抽獎(jiǎng)按鈕，參數(shù)抽獎(jiǎng)，將用戶編號(hào)放入集合，然后抽獎(jiǎng)，分別抽一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，如果已經(jīng)抽中一等獎(jiǎng)的用戶不能參數(shù)抽二等獎(jiǎng)則使用spop，反之使用srandmember。

五 有序集合

有序集合和集合一樣，不能有重復(fù)元素。但是可以排序，它給每個(gè)元素設(shè)置一個(gè)score作為排序的依據(jù)。最多可以存儲(chǔ)2^32-1個(gè)元素。

5.1 內(nèi)部編碼

有序集合類型的內(nèi)部編碼有兩種：

• ziplist（壓縮列表）：當(dāng)有序集合的元素個(gè)數(shù)小于list-max-ziplist-entries配置（默認(rèn)128個(gè)）同時(shí)所有值都小于list-max-ziplist-value配置（默認(rèn)64字節(jié)）時(shí)使用。ziplist使用更加緊湊的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個(gè)元素的連續(xù)存儲(chǔ)，更加節(jié)省內(nèi)存。

• skiplist（跳躍表）：當(dāng)不滿足ziplist的要求時(shí)，會(huì)使用skiplist。

5.2 使用場(chǎng)景

5.2.1 排行榜

用戶發(fā)布了n篇文章，其他人看到文章后給喜歡的文章點(diǎn)贊，使用score來(lái)記錄點(diǎn)贊數(shù)，有序集合會(huì)根據(jù)score排行。流程如下

用戶發(fā)布一篇文章，初始點(diǎn)贊數(shù)為0，即score為0

zadd?user:article?0?a

有人給文章a點(diǎn)贊，遞增1

zincrby?user:article?1?a

查詢點(diǎn)贊前三篇文章

zrevrange?user:article?0?2

查詢點(diǎn)贊后三篇文章

zrange?user:article?0?2

5.2.2 延遲消息隊(duì)列

下單系統(tǒng)，下單后需要在15分鐘內(nèi)進(jìn)行支付，如果15分鐘未支付則自動(dòng)取消訂單。將下單后的十五分鐘后時(shí)間作為score，訂單作為value存入redis，消費(fèi)者輪詢?nèi)ハM(fèi)，如果消費(fèi)的大于等于這筆記錄的score，則將這筆記錄移除隊(duì)列，取消訂單。

總結(jié)

在開(kāi)發(fā)中，字符串類型是用的最多的數(shù)據(jù)類型，導(dǎo)致我們忽視了redis的其他四種數(shù)據(jù)類型，在具體場(chǎng)景下選擇具體的數(shù)據(jù)類型對(duì)提升redis性能有非常大的幫助。redis雖然支持消息隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)，但是并不支持ack。所以redis實(shí)現(xiàn)的消息隊(duì)列不能保證消息的可靠性，除非自己實(shí)現(xiàn)消息確認(rèn)機(jī)制，不過(guò)這非常麻煩，所以如果是重要的消息還是推薦使用專門的消息隊(duì)列去做