redis是一种基于键值对（key-value）的内存数据库，redis数据结构可以分为string、hash、list、set、sorted set。

1. redis的五种数据结构和相关指令之String

字符串string

redis的字符串不限存储格式，实际上可以是字符串（包括XML JSON），还有数字（整形 浮点数），二进制（图片 音频 视频），最大不能超过512MB。

a、基本命令

  • SET：为一个key设置value，可以配合EX/PX参数指定key的有效期，通过NX/XX参数针对key是否存在的情况进行区别操作，时间复杂度O(1)
  • GET：获取某个key对应的value，时间复杂度O(1)
  • GETSET：为一个key设置value，并返回该key的原value，时间复杂度O(1)
  • MSET：为多个key设置value，时间复杂度O(N)
  • MSETNX：同MSET，如果指定的key中有任意一个已存在，则不进行任何操作，时间复杂度O(N)
  • MGET：获取多个key对应的value，时间复杂度O(N)

eg:

  1. set age 23 ex 10 //10秒后过期  px 10000 毫秒过期
  2. setnx name test  //不存在键name时，返回1设置成功；存在的话失败0
  3. set age 25 xx    //存在键age时，返回1成功
  4. get age //获值命令：存在则返回value, 不存在返回nil
  5. mset country china city beijing     //批量设值：
  6. mget country city address //批量获取：返回china  beigjin, address为nil

补充说明
带“m”的批量指令能减少指令的网络请求时间，提高效率。例如若没有mget命令，则要执行n次get命令
Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图1

使用mget＝1次网络请求+redis内部n次查询

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图2

b、数值操作

当string的值为数值的时候就可以进行一些针对数值的增减操作：

  1. incr age //必须为整数自加1，非整数返回错误，无age键从0自增返回1
  2. decr age //整数age减1
  3. incrby age 2 //整数age+2
  4. decrby age 2//整数age -2
  5. incrbyfloat score 1.1 //浮点型score+1.1

c、普通字符串操作

追加指令：

  1. set name hello; append name world //追加后成helloworld

字符串长度：

  1. set hello “世界”；strlen hello//结果6，每个中文占3个字节

截取字符串：

  1. set name helloworld ; getrange name 2 4//返回 llo

d、key的使用技巧

  • 不要使用过长的Key。例如使用一个1024字节的key就不是一个好主意，不仅会消耗更多的内存，还会导致查找的效率降低
  • Key短到缺失了可读性也是不好的，例如”u1000flw”比起”user:1000:followers”来说，节省了寥寥的存储空间，却引发了可读性和可维护性上的麻烦
  • 最好使用统一的规范来设计Key，比如”object-type: id:attr”，以这一规范设计出的Key可能是”user:1000″或”comment: 1234:reply-to”
  • Redis允许的最大Key长度是512MB（对Value的长度限制也是512MB）

2. redis的五种数据结构和相关指令之Hash

哈希hash

哈希hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特适合用于存储对象，用Hash中的field对应对象的field即可。

每个hash对象有三个属性：key、field和value；每个hash对象有一个key值，每个key可以对应多个field，每个field对应一个value。

比如将关系型数据表转成redis存储：
Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图3
使用hash后的存储方式为：
Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图4

a、基本命令

设值：hset key field value

  1. hset user:1 name james         //成功返回1，失败返回0

取值：hget key field

  1. hget user:1 name              //返回james

删值：hdel key field

  1. hdel user:1 age               //返回删除的个数

计算个数：hlen key

  1. hset user:1 name james; hset user:1 age 23; 
  2. hlen user:1               //返回2，user:1有两个属性值

批量设值：

  1.     hmset user:2 name james age 23 sex boy //返回OK

批量取值：

  1.     hmget user:2 name age sex   //返回三行：james 23 boy

判断field是否存在：

  1.     hexists user:2 name //若存在返回1，不存在返回0

获取所有field，时间复杂度O(N)，慎用:

  1. hkeys user:2            // 返回name age sex三个field

获取user:2所有value，时间复杂度O(N)，慎用：

  1. hvals user:2     // 返回james 23 boy

获取user:2所有field与value，时间复杂度O(N)，慎用：

  1. hgetall user:2 //name age sex james 23 boy值

增加数值：

  1. hincrby user:2 age 1      //age+1
  2. hincrbyfloat user:2 age 2   //浮点型加2

b、三种方案实现用户信息存储优缺点：

1、string原生：
  1. set user:1:name james;
  2. set user:1:age  23;
  3. set user:1:sex boy;

优点： 简单直观，每个键对应一个值
缺点： 键数过多，占用内存多，用户信息过于分散，不用于生产环境

2、将对象序列化存入redis
  1. set user:1 serialize(userInfo);

优点： 编程简单，若使用序列化合理内存使用率高
缺点： 序列化与反序列化有一定开销，更新属性时需要把userInfo全取出来进行反序列化，更新后再序列化到redis

3、使用hash类型：
  1. hmset user:1 name james age 23 sex boy

优点： 简单直观，使用合理可减少内存空间消耗
缺点： 要控制ziplist与hashtable两种编码转换，且hashtable会消耗更多内存

总结： 对于更新不多的情况下，可以使用序列化，对于VALUE值不大于64字节可以使用hash类型

3. redis的五种数据结构和相关指令之List

列表list

Redis的List是链表型的数据结构，用来存储多个有序的字符串，一个列表最多可存2的32次方减1个元素，可以使用LPUSH/RPUSH/LPOP/RPOP等命令在List的两端执行插入元素和弹出元素的操作。虽然List也支持在特定index上插入和读取元素的功能，但其时间复杂度较高（O(N)），应小心使用。

a、常用命令

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图5

添加命令：
  1. rpush james a b c //从右向左插入cba, 返回值3
  2. lrange james 0 -1 //从左到右获取列表所有元素 返回 c b a
  3. lpush key 11 22 33 //从左向右插入11 22 33
  4. linsert james before b test //在b之前插入test, after为之后，
  5. 如果有相同的元素，以从左到右第一个为准，使用lrange james 0 -1 查看，如下图

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图6

查找命令：
  1. lrange key start end //索引下标特点：从左到右为0到N-1
  2. lindex key -1 //返回最右末尾a，-2返回b
  3. llen key    //返回当前列表长度

删除命令
  1. lpop key   //把最左边的第一个元素c删除
  2. rpop key   //把最右边的元素a删除
  4. lrem key count value//删除指定元素
  5. lrem test 4 b  //从左右开始删除b的元素,删除4个，若不够4个则删除已有的
  7. ltrim key start end
  8. ltrim name 1 3 //只保留从第2到第4(下标从0开始)的元素，其它全删

修改
  1. lset key index value
  2. lset name 2 java // 把第3个元素z替换成java

应用场景

每个用户有多个订单key为 order:1 order:2 order:3, 结合hmset

  1. hmset order:1 orderId 1 money 36.6 time 2018-01-01 
  2. hmset order:2 orderId 2 money 38.6 time 2018-01-01 
  3. hmset order:3 orderId 3 money 39.6 time 2018-01-01

把订单信息的key放到队列

  1. lpush user:1:order order:1 order:2 order:3

每新产生一个订单，

  1. hmset order:4 orderId 4 money 40.6 time 2018-01-01

追加一个order:4放入队列第一个位置

  1. lpush user:1:order order:4

当需要查询用户订单记录时：

  1.     List orderKeys = lrange user:1 0 -1 //查询user:1 的所有订单key值
  2.     for(Order order: orderKeys){
  3.        hmget order:1
  4.     }

4. redis的五种数据结构和相关指令之set

集合set

集合（set）与列表类似，都是用来保存多个字符串，但集合与列表有两点不同：集合中的元素是无序的，因此不能通过索引来操作元素；集合中的元素不能有重复。

一个集合中最多可以存储2^32-1个元素；除了支持常规的增删改查，Redis还支持多个集合取交集、并集、差集。
Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图7

1、常用命令

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图8

查看指令
  1.  exists user    //检查user键值是否存在
  2.  smembers user //获取user的所有元素,返回结果无序
  3.  scard user    //返回2，计算元素个数
  4.  srandmember user 2 //随机返回2个元素，2为元素个数
  5.  sismember user a //判断元素是否在集合存在，存在返回1，不存在0

增删指令
  1. sadd user a b c//向user插入3个元素，返回3
  2. sadd user a b  //若再加入相同的元素，则重复无效，返回0
  4. srem user a   //返回1，删除a元素
  5. spop user 2        //随机返回2个元素a b,并将a b从集合中删除

集合的交集
  1.   sadd user:1:fav basball fball pq
  2.   sadd user:2:fav basball fball   
  3.   sinter user:1:fav user:2:fav     //求两集合交集， 此时返回basball fball
  5.   sadd user:3:fav Badminton basball //新增第三个元素
  6.   sinter user:1:fav user:2:fav user:3:fav //求三个集合的交集，此时返回basball

集合的并集（集合合并去重）：
  1. sunion user:1:fav user:2:fav user:3:fav   //三集合合并(并集)，得到所有有人喜欢的球

集合的差集
  1. sdiff user:1:fav user:2:fav//1和2差集，得到结果pq

将交集、并集、差集的结果保存：

sinterstore、sunionstore、sdiffstore分别对应sinter、sunion、sdiff的功能，只是把它们的结果保存起来
语法为：
sinterstore/sunionstore/sdiffstore destination key [key …]
eg:

  1. sinterstore user:sinfav user:1:fav user:2:fav

5. redis的五种数据结构和相关指令之有序集合sorted set

有序集合sorted set

有序集合与集合一样，元素都不能重复；Sorted Set中的每个元素都需要指派一个分数(score)，Sorted Set会根据score对元素进行升序排序。如果多个member拥有相同的score，则以字典序进行升序排序。
常用于排行榜，如视频网站需要对用户上传视频做排行榜，或点赞数与集合有联系，不能有重复的成员。

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图9

与LIST和SET对比

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图10

1、常用命令

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图11

2、增删指令

添加指令

zadd key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member…]

  • XX: 仅仅更新存在的成员，不添加新成员。
  • NX: 不更新存在的成员。只添加新成员。
  • CH: 修改返回值为发生变化的成员总数，原始是返回新添加成员的总数 (CH 是 changed 的意思)。更改的元素是新添加的成员，已经存在的成员更新分数。 所以在命令中指定的成员有相同的分数将不被计算在内。注：在通常情况下，ZADD返回值只计算新添加成员的数量，注意： 如果和incr一起使用的时候，返回的会是incr的结果。
  • INCR: 当ZADD指定这个选项时，成员的操作就等同ZINCRBY命令，对成员的分数进行递增操作。
  1. zadd user:3 200 james //james的点赞数1, 返回操作成功的条数1
  2. zadd user:3 200 james 120 mike 100 lee// 返回3
  4. zadd test:1 nx 100 james   //键test:1必须不存在，主用于添加
  5. zadd test:1 xx incr 200 james   //键test:1必须存在，主用于修改,此时为300
  6. zadd test:1 xx ch incr -299 james //返回操作结果1，300-299=1
  7. zrange test:1 0 -1 withscores  //查看点赞（分数）与成员名
  8. 1234567

增加分数
  1. zincrby user:3 10 lee     //成员lee的分数加10
  2. zadd user:3 xx incr 10 lee //和上面效果一样

删除指令
  1. zrem user:zan jame mike //返回成功删除2个成员，还剩lee

删除指定排名内的升序元素：
  1. zremrangebyrank user:3 0 1 //分数升序排列，删除第0个与第1个，只剩james

删除指定分数范围的成员
  1. zadd user:5 200 james 120 mike 100 lee//先插入测试数据
  2. zremrangebyscore user:5 100 300     //删除分数在100与300范围的成员
  3. zremrangebyscore user:5 (100 +inf    //删除分数大于100(不包括100),还剩lee

3、查看指令

查看分数
  1. zscore user:3 james     //查看james的点赞数（分数），返回200

查看排名
  1. zrank user:3 james  //返回名次：第3名返回2，从0开始到2，共3名
  2. zrevrank user:3 james //返回0， 反排序，点赞数越高，排名越前

返回指定排名范围的分数与成员
  1. zadd user:4 200 james 120 mike 100 lee//先插入数据
  2. zrange user:4 0 -1 withscores //返回结果如下图

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图12

  1. zrevrange user:4 0 -1 withscores   //倒序，结果如下图

Redis系列(二) 五种数据结构及操作 - 图13

返回指定分数范围的成员
  1. zrangebyscore user:4 110 300 withscores //返回120 lee ,200 James, 由低到高 
  2. zrevrangebyscore user:4 300 110 withscores //返回200james 120lee,由高到低
  4. zrangebyscore user:4 (110 +inf withscores//110到无限大，120mike 200james 
  5. zrevrangebyscore user:4 (110 -inf withscores//无限小到110，返回100 lee

返回指定分数范围的成员个数：
  1. zcount user:4 110 300  //返回2，由mike120和james200两条数据

统计成员数量
  1. zcard test:1     //计算成员个数， 返回1

4、有序集合交集

格式：

  1. zinterstore destination numkeys key ... [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
  • destination:交集产生新的元素存储键名称。
  • numkeys: 要做交集计算的键个数，匹配不上会有语法错误，会执行不了。
  • key :元素键值。
  • weights:每个被选中的键对应值乘weight, 默认为1。

初始化数据：

  1. zadd user:7 1 james 2 mike 4 jack 5 kate      //初始化user:7数据
  2. zadd user:8 3 james 4 mike 4 lucy 2 lee  6 jim  //初始化user:8数据

交集例子：

  1.  zinterstore user_jj 2 user:7 user:8 aggregate sum //2代表键合并个数，
  2. //aggregate sum可加也不可加上，因为默认是sum
  3. //结果user_jj：4james(1+3), 6mike(2+4) 
  5. zinterstore user_jjmax 2 user:7 user:8 aggregate max 或min 
  6. //取交集最大的分数，返回结果 3james  4mike, min取最小

weights的使用：

  1. zinterstore user_jjweight 2 user:7 user:8 weights 8 4 aggregate max
  2. //1,取两个成员相同的交集，user:7->1 james  2 mike;  user:8->3 james  4 mike
  3. //2,将user:7->james 1*8=8,  user:7->mike 2*8 =16, 最后user:7结果 8 james  16 mike; 
  4. //3,将user:8-> james 3*4=12, user:8->mike 4*4=16，最后user:8结果12 james  16 mike
  5. //4,最终相乘后的结果，取最大值为  12 james 16mike
  6. //5, zrange user_jjweight 0 -1 withscores 查询结果为  12 james 16mike

5、有序集合并集（合并去重）

格式：

  1. zunionstore destination numkeys key ... [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
  • destination:交集产生新的元素存储键名称
  • numkeys: 要做交集计算的键个数 key :元素键值
  • weights:每个被选中的键对应值乘weight, 默认为1

eg:

  1. zunionstore user_jjweight2 2 user:7 user:8 weights 8 4 aggregate max
  2. //与以上zinterstore一样，只是取并集，指令一样

6、有序集合应用场景

排行榜系统，如视频网站需要对用户上传的视频做排行榜
点赞数：

  1. zadd user:1:20180106 3 mike  //mike获得3个赞

再获一赞：

  1. zincrby user:1:20180106 1 mike  //在3的基础上加1

用户作弊，将用户从排行榜删掉：

  1. zrem user:1:20180106 mike

展示赞数最多的5个用户：

  1. zrevrangebyrank user:1:20180106  0  4

查看用户赞数与排名：

  1. zscore user:1:20180106 mike   
  2. zrank user:1:20180106 mike