redis专题:redis的常用数据结构及使用场景

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文章目录

    • 一. redis常用五大数据结构
    • ①:string && 使用场景
    • ②:hash && 其使用场景
    • ③:list && 使用场景
    • ④:set && 使用场景
    • ⑤:zset && 使用场景

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一. redis常用五大数据结构

????????redis中存储数据是以key-value的形式去存储的,其中key为String字符串类型,value的数据类型有string、hash、list、set、zset等这五种常用的。这五种数据结构在开发中基本上可以应对大部分场景的数据存储!!下面分别来介绍value的五种数据结构的用法以及使用场景
redis专题:redis的常用数据结构及使用场景

①:string && 使用场景

1.1 string常用操作

命令 说明
SET key value 存入字符串键值对
MSET key value [key value …] 批量存储字符串键值对
SETNX key value 存入一个不存在的字符串键值对
GET key 获取一个字符串键值
MGET key [key …] 批量获取字符串键值
DEL key [key …] 删除一个键
EXPIRE key seconds 设置一个键的过期时间(秒)
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INCR key 将key中储存的数字值加1
DECR key 将key中储存的数字值减1
INCRBY key increment 将key所储存的值加上increment
DECRBY key decrement 将key所储存的值减去decrement

1.2 string的使用场景

  1. 单值缓存
    SET key value
    GET key
    使用上面两条命令可以做用户id存储、商品库存存储等等!

  2. 对象缓存
    以缓存user对象为例,有以下两种方式

    ①:SET user:1 value(json格式数据):把对象转json存入redis,也是当下常用的方式,获取数据需要做数据转换

    ②:MSET user:1:name zhuge user:1:balance 1888
    MGET user:1:name user:1:balance
    使用Mset命令,把对象拆开存储,每一个key只保存对象的一个字段信息,适用于经常修改user的某个字段的场景

  3. 分布式锁
    SETNX product:10001 true //操作product:10001
    。。。执行业务操作
    DEL product:10001 //删除product:10001

    其中SETNX key value 命令要求如果key已存在,则其他的setnx命令无法对当前key进行操作。

    在使用分布式锁时通常还会通过
    SET product:10001 true ex 10 nx 命令设置key的超时时间,防治死锁!

  4. 计数器
    INCR 文章id
    可以使用INCR命令实现数量自增,可以用于文章阅读量、热度人数统计等,用户每点进去一次执行一次INCR命令!
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  5. 分布式系统全局序列号
    在分布式系统下,如果需要分库分表, mysql的数据库自增id已经无法满足分库分表下的id自增,这时就需要一个独立于数据库之外的中间件来实现id的分配。

    redis的INCR命令可以实现id、序列号的生成,但如果用户量非常大,每生成一个id、序列号都去redis会给redis添加不小的压力,我们可以一次性从redis中自增1000次,把序列号放入本地内存中,这1000个id用完了,再去redis再取1000个,可有效降低redis的压力!

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②:hash && 其使用场景

2.1 hash的常用操作

命令 说明
HSET key field value 存储一个哈希表key的键值
HGET key field 获取哈希表key对应的field键值
HMSET key field value [field value …] 在一个哈希表key中存储多个键值对
HMGET key field [field …] 批量获取哈希表key中多个field键值
HSETNX key field value 存储一个不存在的哈希表key的键值
HDEL key field [field …] 删除哈希表key中的field键值
HLEN key 返回哈希表key中field的数量
HGETALL key 返回哈希表key中所有的键值
HINCRBY key field increment 为哈希表key中field键的值加上增量increment

2.2 hash的用用场景

  1. 电商购物车
    1)以用户id为key === cart:1001
    2)商品id为field === 10088
    3)商品数量为value === 1

    购物车操作
    1)添加商品 hset cart:1001 10088 1
    2)增加数量 hincrby cart:1001 10088 1
    3)商品总数 hlen cart:1001
    4)删除商品 hdel cart:1001 10088
    5)获取购物车所有商品 hgetall cart:1001

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优点
1)同类数据归类整合储存,方便数据管理

2)相比string操作消耗内存与cpu更小
因为:string类型通过set key - val 的方式存储数据,通过对key进行hash运算决定当前key是存储在数组哪个位置。如果把hash类型的数据变成string类型来存储,则需要更多的key,同时在存放时也需要更多的hash(key)运算,消耗更多的cpu资源!

3)相比string储存更节省空间
如果把hash类型的数据变成string类型来存储,将需要存储更多key,如果数据量很多的情况下,redis底层那么存储数据的数组将很快会被占满,占满就会进行扩容,加大内存消耗。由此可见,string结构与hash结构只存储一个key相比,需要更多的内存空间!

缺点
1)过期功能不能使用在field上,只能用在key上
redis的过期时间只能用在key上,而hash的key是一个大的概念,里面的map型结构才是重要数据,但过期时间只能用在外边的大key上,hash结构相比于string不能实现精准过期!

2)hash结构在Redis集群架构下不适合大规模使用
因为如果一个hash的key中的属性很多的话,只能存在一个redis节点上,那么这个节点压力会比其他节点压力大很多,造成redis集群下压力分配不均衡!

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③:list && 使用场景

list类似一个队列或栈

3.1 list 的常用操作

命令 说明
LPUSH key value [value …] 将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)
RPUSH key value [value …] 将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP key 移除并返回key列表的头元素
RPOP key 移除并返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop 返回列表key中指定区间内的元素,区间以偏移量start和stop指定
BLPOP key [key …] timeout 从key列表表头弹出一个元素,若列表中没有元素,阻塞等待
timeout:秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
BRPOP key [key …] timeout 从key列表表尾弹出一个元素,若列表中没有元素,阻塞等待
timeout:秒,如果timeout=0,一直阻塞等待

redis专题:redis的常用数据结构及使用场景

3.2 list 的用用场景

  1. 模拟分布式系统数据结构
    ①:Stack(栈) = LPUSH(左边放) + LPOP(左边取)
    ②:Queue(队列)= LPUSH(左边放) + RPOP(右边取)
    ③:Blocking MQ(阻塞队列)= LPUSH(左边放) + BRPOP(右边阻塞取:没有数据就阻塞!)

    问:那么redis实现的数据结构和jdk中提供的数据结构有什么区别呢?

    答:jdk提供的数据结构仅在本服务中有用,如果在分布式环境下,则需要借助redis等中间件,模拟数据结构来统一管理数据。

    2. 微博、朋友圈、公众号等,关注的文章列表展示

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    ????????假如 小明 关注了 中国青年报、三太子敖丙 等大V的订阅号,当这些大V发布订阅号时,通过推或拉的方式把消息LPUSH放入redis中属于小明的list中。其中key为msg:{小明_ID}。当小明要获取大V们发的消息时,使用LRANGE 命令从队列中获取指定个数的订阅号信息!!

    ①:MacTalk发微博,消息ID为10010
    LPUSH msg:{小明_ID} 10010

    ②:备胎说车发微博,消息ID为10086
    LPUSH msg:{小明_ID} 10086

    ③:查看最新微博消息
    LRANGE msg:{小明_ID} 0 4

    这里有一个问题,大V发了消息的是怎么存储在粉丝的redis中呢?一般有两种处理方案!

    ①:推,博主发了消息,通过线程先推送到在线粉丝的队列中,其他不在线的等系统空闲时慢慢推过去。

    ②:拉,如果粉丝太多,推的方案还是要很长时间去处理,还有一种方案就是拉。每一个粉丝上线后就去关注的博主那里 拉取他发的最新的消息,在使用LRANGE取出即可!

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④:set && 使用场景

set是一个集合,key不允许重复,如果重复设置key,则设置无效

4.1 set 的常用操作

命令 说明
SADD key member [member …] 往集合key中存入元素,元素存在则忽略,若key不存在则新建
SREM key member [member …] 从集合key中删除元素
SMEMBERS key 获取集合key中所有元素
SCARD key 获取集合key的元素个数
SISMEMBER key member 判断member元素是否存在于集合key中
SRANDMEMBER key [count] 从集合key中选出count个元素,元素不从key中删除
SPOP key [count] 从集合key中选出count个元素,元素从key中删除

set运算操作

命令 说明
SINTER key [key …] 交集运算
SINTERSTORE destination key [key …] 将交集结果存入新集合destination中
SUNION key [key …] 并集运算
SUNIONSTORE destination key [key …] 将并集结果存入新集合destination中
SDIFF key [key …] 差集运算
SDIFFSTORE destination key [key …] 将差集结果存入新集合destination中

4.2 set 的用用场景

  1. 抽奖活动
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    1)点击参与抽奖加入集合
    SADD key {userlD}

    2)查看参与抽奖所有用户
    SMEMBERS key

    3)随机抽取count名中奖者
    SRANDMEMBER key [count] ------元素不从集合中删除
    SPOP key [count] ------ 元素从集合中删除

  2. 朋友圈点赞
    当某人在朋友圈发布消息,可用set来点赞展示
    redis专题:redis的常用数据结构及使用场景

    1. 点赞
      SADD like:{消息ID} {用户ID}
    2. 取消点赞
      SREM like:{消息ID} {用户ID}
    3. 检查用户是否点过赞
      SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}
    4. 获取点赞的用户列表
      SMEMBERS like:{消息ID}
    5. 获取点赞用户数
      SCARD like:{消息ID}
  3. 利用set的交、并、差集实现微博、微信关注模型

    关注模型如下图:

    redis专题:redis的常用数据结构及使用场景

    首先了解一下set的集合操作,假如有三个集合
    set1:(a、b、c)
    set2:(b、c、d)
    set3:(c、d、e)

    三个集合的
    交集为:SINTER set1 set2 set3 ==> { c }
    并集为:SUNION set1 set2 set3 ==> { a,b,c,d,e }
    差集为:SDIFF set1 set2 set3 ==> { a }
    差集计算方式:set1 - (set2并set3) = {a、b、c} - {b、c、d、e} = {a} 只保留a中单独存在的元素

    共同关注A的人:可以用交集来实现
    我可能认识的人:可以使用差集来实现,把我关注的人求差集
    我关注的人也关注A:可以使用SISMEMBER 命令查看A是否在我关注的人的关注列表中,如果存在把这个人返回

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⑤:zset && 使用场景

zset相比于set多一个score 分值,正是根据这个分值进行排序,所以zset才能展示有序的数据

5.1 zset 的常用操作

命令 说明
ZADD key score member [[score member]…] 往有序集合key中加入带分值元素
ZREM key member [member …] 从有序集合key中删除元素
ZSCORE key member 返回有序集合key中元素member的分值
ZINCRBY key increment member 为有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key 返回有序集合key中元素个数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] 倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素

set运算操作

命令 说明
ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key …] 并集计算
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ZINTERSTORE destkey numkeys key [key …] 交集计算

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5.2 zset 的使用场景

  1. 实现热搜排行榜
    redis专题:redis的常用数据结构及使用场景

①:点击 “美国选举” 新闻时,为其分值+1
ZINCRBY hotNews:20190819 1 美国选举

②:展示当日排行前十
ZREVRANGE hotNews:20190819 0 9 WITHSCORES

③:七日搜索榜单计算
取7天的key求并集放入新的key=hotNews:20190813-20190819中,就得出这7天中的访问量排行榜
ZUNIONSTORE hotNews:20190813-20190819 7
hotNews:20190813 hotNews:20190814… hotNews:20190819

④:展示七日排行前十
根据上边的并集,从新的key=hotNews:20190813-20190819中取出前10名
ZREVRANGE hotNews:20190813-20190819 0 9 WITHSCORES

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