分布式缓存技术redis系列（二）——详细讲解redis数据结构（内存模型）以及常用命令

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了分布式缓存技术redis系列（二）——详细讲解redis数据结构（内存模型）以及常用命令，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含11103字，纯文字阅读大概需要16分钟。

内容图文

 

Redis数据类型

与Memcached仅支持简单的key-value结构的数据记录不同，Redis支持的数据类型要丰富得多，常用的数据类型主要有五种：string、List、Hash、Set和Sorted Set。

Redis数据类型内存结构分析

Redis内部使用一个redisObject对象来表示所有的key和value。redisObject主要的信息包括数据类型（type）、编码方式(encoding)、数据指针（ptr）、虚拟内存（vm）等。type代表一个value对象具体是何种数据类型，encoding是不同数据类型在redis内部式。

                            redisObject 对象示意图

 

下面分别介绍5种数据类型的用法。

String类型

字符串是Redis值的最基础的类型。Redis中使用的字符串是通过包装的，基于c语言字符数组实现的简单动态字符串(simple dynamic string, SDS)一个抽象数据结构。其源码定义如下：

 

struct sdshdr {

??? int len; //len表示buf中存储的字符串的长度。

??? int free; //free表示buf中空闲空间的长度。

??? char buf[]; //buf用于存储字符串内容。

};

 

 

                    C语言字符串内存结构示意图1

 

假设上图是”hello”字符串的内存结构，这个时候len=5，free=2那么redis包装后（sds）其长度为：

sizeof(struct sdshdr) + len + free + 1

其中buf的大小为：

len + free + 1

 

1表示1个字节是用来存储结束符’\0’的。Redis字符串是二进制安全的，因为二进制数据通常会有中间某个字节存储’\0’的这种情况，这意味着一个Redis字符串可以包含任何种类的数据，例如一个JPEG图像或者一个序列化的Ruby对象。二进制是否安全，简单的理解就是能不能在字符串中间有‘\0’,如下图:

 

 

                       C语言字符串内存结构示意图2

 对于上图，sds认为这个字符串是“hello world”,而C语言的字符处理函数认为这个字符串是“hello”。

 

应用场景

String是最常用的一种数据类型，普通的key/value存储都可以归为此类。

常用命令

（1）set——设置key对应的值为string类型的value

（2）get——获取key对应的值

 

192.168.2.129:6379> setnx name lisi

(integer) 0

192.168.2.129:6379> setnx name1 wangwu

(integer) 1

192.168.2.129:6379> get name

"zhangsan"

192.168.2.129:6379> get name1

"wangwu"

192.168.2.129:6379>

 

（3）mget——批量获取多个key的值，如果可以不存在则返回nil

 

192.168.2.129:6379> mget name name1

1) "zhangsan"

2) "wangwu"

192.168.2.129:6379> mget name name1 name2

1) "zhangsan"

2) "wangwu"

3) (nil)

192.168.2.129:6379>

 

（4）incr &&?incrby——incr对key对应的值进行加加操作，并返回新的值;incrby加指定值

 

192.168.2.129:6379> get age

"20"

192.168.2.129:6379> incr age

(integer) 21

192.168.2.129:6379> set age1 "20"

OK

192.168.2.129:6379> get age1

"20"

192.168.2.129:6379> incr age1

(integer) 21

192.168.2.129:6379> incrby age 3

(integer) 24

 

从上面的结果可以看出，我们对int型的age和string型的age1都能进行incr操作时，

实际上type=string代表value存储的是一个普通字符串，那么对应的encoding可以是raw或者是int，如果是int则代表实际redis内部是按数值型类存储和表示这个字符串的，当然前提是这个字符串本身可以用数值表示，比如"20"这样的字符串，当遇到incr、decr等操作时会转成数值型进行计算，此时redisObject的encoding字段为int。如果你试图对name进行incr操作则报错。

 

192.168.2.129:6379> incr name

(error) ERR value is not an integer or out of range

 

（5）decr && decrby——decr对key对应的值进行减减操作，并返回新的值;decrby减指定值

 

192.168.2.129:6379> decr age

(integer) 23

192.168.2.129:6379> decrby age 3

(integer) 20

192.168.2.129:6379>

 

（6）其他命令

 

命令	说明
setnx	设置key对应的值为string类型的value，如果key已经存在则返回0
setex	设置key对应的值为String类型的value，并设定有效期
setrange	设置key对应value的子字符串
getrange	获取key对应value的子字符串
mset	批量设置多个key的值，如果成功表示所有值都被设置，否则返回0表示没有任何值被设置
msetnx	同mset，不存在就设置，不会覆盖已有的key
getset	设置key的值，并返回key旧的值
append	给指定key的value追加字符串，并返回新字符串的长度
strlen	取指定key的value的长度

Hash类型

Hash是一个String类型的field和value之间的映射表，即redis的Hash数据类型的key（hash表名称）对应的value实际的内部存储结构为一个hashmap，因此Hash特别适合存储对象。相对于把一个对象的每个属性存储为String类型，将整个对象存储在Hash类型中会占用更少内存。

 

                Hash 数据类型内部结构示意图

当前HashMap的实现有两种方式：当HashMap的成员比较少时Redis为了节省内存会采用类似一维数组的方式来紧凑存储，而不会采用真正的HashMap结构，这时对应的value的redisObject的encoding为zipmap，当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。

应用场景

用一个对象来存储用户信息，商品信息，订单信息等等。

常用命令

（1）hset——设置key对应的HashMap中的field的value

（2）hget——获取key对应的HashMap中的field的value

 

192.168.2.129:6379> hset myhash name zhangsan

(integer) 1

192.168.2.129:6379> hset myhash age 20

(integer) 1

192.168.2.129:6379> hget myhash name

"zhangsan"

192.168.2.129:6379> hget myhash age

"20"

192.168.2.129:6379>

 

（3）hgetall——获取key对应的HashMap中的所有field的value

192.168.2.129:6379> hgetall myhash

1) "name"

2) "zhangsan"

3) "age"

4) "20"

192.168.2.129:6379>

 

（4）其它命令

 

命令	说明
hsetnx	设置key对应的hashmap中的field的value，如果不存在则先创建
hmset	批量设置key对应的hashmap中的field的value
hmget	批量获取key对应的HashMap中的field的value
hincrby	给key对应的hashmap中的field的value加指定的值
hexits	测试key对应的hashmap中的field是否存在
hlen	返回key对应的hashmap中的field的数量
hdel	删除key对应的HashMap中的field
hkeys	返回key对应的hashmap中所有的field
hvals	返回key对应的HashMap中所有的field的value

 

List类型

Redis的List类型其实就是每一个元素都是String类型的双向链表。我们可以从链表的头部和尾部添加或者删除元素。这样的List既可以作为栈，也可以作为队列使用。

 

 

                                        List数据结构内部示意图

应用场景

如好友列表，粉丝列表，消息队列，最新消息排行等。

常用命令

（1）lpush——在key对应的list的头部添加一个元素。

（2）lrange——获取key对应的list的指定下标范围的元素，-1表示获取所有元素。

（3）lpop——从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素。

 

192.168.2.129:6379>?lpush newlist news1 news2 news3

(integer) 3

192.168.2.129:6379> lrange newlist 0 -1

1) "news3"

2) "news2"

3) "news1"

192.168.2.129:6379> lpop newlist

"news3"

192.168.2.129:6379> lrange newlist 0 -1

1) "news2"

2) "news1"

192.168.2.129:6379>

 从上面的操作可以看出，lpush、lpop从表头操作。

 

 

（4）rpush——在key对应的list的尾部添加一个元素。

（5）rpop——从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素。

 

192.168.2.129:6379>?rpush newlist2 news1 news2 news3

(integer) 3

192.168.2.129:6379> lrange newlist2 0 -1

1) "news1"

2) "news2"

3) "news3"

192.168.2.129:6379> rpop newlist2

"news3"

192.168.2.129:6379>

 

从上面的操作可以看出，rpush、rpop从表尾操作。

 

 

（6）其他命令

 

命令	说明
linsert	在key对应的list的特定元素的前或后插入元素
lset	设置key对应的list中指定下标元素的值
lrem	从key对应的list中删除n个和value相同的元素
ltrim	保留key对应的list中指定范围的元素
rpoplpush	从第一个list的尾部移除一个元素并添加到第二个list的头部
llen	返回key对应的list的长度
lindex	返回key对应的list中index的元素

 

Set类型

Redis 集合（Set类型）是一个无序的String类型数据的集合，类似List的一个列表，与List不同的是Set不能有重复的数据。实际上，Set的内部是用hashmap实现的，Set只用了HashMap的key列来存储对象。我们来看看java中hashset的源码：

 

public class?HashSet<E>

??? extends AbstractSet<E>

??? implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable

{

??? static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;


??? private transient HashMap<E,Object> map;


??? // Dummy value to associate with an Object in the backing Map

??? private static final Object PRESENT = new Object();


??? /**

???? * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has

???? * default initial capacity (16) and load factor (0.75).

???? */

???public HashSet() {

??????? map = new HashMap<>();

}

......

?

/**

???? * Returns an iterator over the elements in this set.? The elements

???? * are returned in no particular order.

???? *

???? * @return an Iterator over the elements in this set

???? * @see ConcurrentModificationException

???? */

??? public Iterator<E> iterator() {

????????return map.keySet().iterator();

??? }

?

 

可见创建一个hashset的时候实际上创建了一个hashmap；Set中的元素，只是存放在了底层hashmap的key上，底层HashMap的value列为空，遍历HashSet的时候从HashMap中取出keySet来遍历。

 

 

                               Set底层结构示意图

应用场景

集合有取交集、并集、差集等操作，因此可以求共同好友、共同兴趣、分类标签等。

常用命令

（1）sadd——在key对应的set中添加一个元素。

（2）smembers——获取key对应的set的所有元素。

（3）spop——随机返回并删除key对应的set中的一个元素。

192.168.2.129:6379> sadd myset news1 news2 news3

(integer) 3

192.168.2.129:6379> smembers myset

1) "news3"

2) "news2"

3) "news1"

192.168.2.129:6379> spop myset

"news3"

192.168.2.129:6379>

 （4）sdiff——求给定key对应的set与第一个key对应的set的差集

192.168.2.129:6379> smembers myset

1) "news3"

2) "news2"

3) "news1"

192.168.2.129:6379> sadd myset2 news3 news4 news5

(integer) 3

192.168.2.129:6379> smembers myset2

1) "news4"

2) "news3"

3) "news5"

192.168.2.129:6379> sdiff myset myset2

1) "news1"

2) "news2"

192.168.2.129:6379>

 （5）suion——求给定key对应的set并集

192.168.2.129:6379> sunion myset myset2

1) "news3"

2) "news1"

3) "news2"

4) "news4"

5) "news5"

192.168.2.129:6379>

?

（6）sinter——求给定key对应的set交集

192.168.2.129:6379> sinter myset myset2

1) "news3"

192.168.2.129:6379>

 （7）其他命令

 

命令	说明
srem	删除key对应的set中的一个元素
sdiffstore	求给定key对应的set与第一个key对应的set的差集，并存储到另一个key对应的set中
sinterstore	求给定key对应的set交集，并存储到另一个key对应的set中
suionstore	求给定key对应的set并集，并存储到另一个key对应的set中
somve	从第一个key对应的set中删除指定元素并添加到第二个key对应的set中
scard	返回key对应的set的元素个数
sismember	测试某个元素是否为key对应的set中的元素个数
srandmember	随机返回key对应的set中的一个元素，但不删除元素

SortSet

SortSet顾名思义，是一个排好序的Set，它在Set的基础上增加了一个顺序属性score，这个属性在添加修改元素时可以指定，每次指定后，SortSet会自动重新按新的值排序。

sorted set的内部使用HashMap和跳跃表(SkipList)来保证数据的存储和有序，HashMap里放的是成员到score的映射，而跳跃表里存放的是所有的成员，排序依据是HashMap里存的score。

应用场景

如按时间排序的时间轴。

常用命令

（1）zadd ——在key对应的zset中添加一个元素

（2）zrange——获取key对应的zset中指定范围的元素，-1表示获取所有元素

192.168.2.129:6379> zadd myzset 1 "one" 2 "two" 3 "three"

(integer) 3

192.168.2.129:6379> zrange myzset 0 -1

1) "one"

2) "two"

3) "three"

192.168.2.129:6379> zrange myzset 0 -1 withscores

1) "one"

2) "1"

3) "two"

4) "2"

5) "three"

6) "3"

192.168.2.129:6379>

 （3）zrem——删除key对应的zset中的一个元素

192.168.2.129:6379> zrem myzset one

(integer) 1

192.168.2.129:6379> zrange myzset 0 -1 withscores

1) "two"

2) "2"

3) "three"

4) "3"

192.168.2.129:6379>

 （4）其它命令

 

命令	说明
zincrby	如果key对应的zset中已经存在元素member，则对member的score属性加指定的值
zrank	返回key对应的zset中指定member的排名。其中member按score值递增(从小到大）；排名以0为底，也就是说，score值最小的成员排名为0
zrevrank	获得成员按score值递减(从大到小)排列的排名
zrevrange	返回有序集key中，指定区间内的成员。其中成员的位置按score值递减(从大到小)来排列
zrangebyscore	返回有序集key中，指定分数范围的元素列表
zcount	返回有序集key中，score值在min和max之间(默认包括score值等于min或max)的成员
zcard	返回key的有序集元素个数

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Redis常用命令

键值常用命令

keys/exits/del/expire/ttl/move/persist/randomkey/rename/type

服务器常用命令

ping/echo/select/quit/dbsize/info/config get/flushdb/flushall

这些命令都很容易使用，就不举例说明了。到此，redis的数据类型以及常用命令已经介绍完毕，下一篇我们将学习redis的一些高级特性。

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参考文档

http://www.redis.cn/documentation.html

http://blog.csdn.net/tonysz126/article/details/8280696/

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该文章转自：https://www.cnblogs.com/hjwublog/p/5639990.html

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的分布式缓存技术redis系列（二）——详细讲解redis数据结构（内存模型）以及常用命令全部内容，希望文章能够帮你解决分布式缓存技术redis系列（二）——详细讲解redis数据结构（内存模型）以及常用命令所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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