redis學習系列（二）——詳細講解redis數據結構（內存模型）以及常用命令
Redis數據類型
與Memcached僅支持簡單的key-value結構的數據記錄不同，Redis支持的數據類型要豐富得多，常用的數據類型主要有五種：String、List、Hash、Set和Sorted Set。
Redis數據類型內存結構分析
Redis內部使用一個redisObject對象來表示所有的key和value。redisObject主要的信息包括數據類型（type）、編碼方式(encoding)、數據指針（ptr）、虛擬內存（vm）等。type代表一個value對象具體是何種數據類型，encoding是不同數據類型在redis內部式。
redisObject 對象示意圖
下面分別介紹5種數據類型的用法。
String類型
字元串是Redis值的最基礎的類型。Redis中使用的字元串是通過包裝的，基於c語言字元數組實現的簡單動態字元串(simple dynamic string, SDS)一個抽象數據結構。其源碼定義如下：
struct sdshdr {
int len; //len表示buf中存儲的字元串的長度。
int free; //free表示buf中空閑空間的長度。
char buf[]; //buf用於存儲字元串內容。
};
C語言字元串內存結構示意圖1
假設上圖是」hello」字元串的內存結構，這個時候len=5，free=2那麼redis包裝後（sds）其長度為：
sizeof(struct sdshdr) + len + free + 1
其中buf的大小為：
len + free + 1
1表示1個位元組是用來存儲結束符』 』的。Redis字元串是二進位安全的，因為二進位數據通常會有中間某個位元組存儲』 』的這種情況，這意味著一個Redis字元串可以包含任何種類的數據，例如一個JPEG圖像或者一個序列化的Ruby對象。二進位是否安全，簡單的理解就是能不能在字元串中間有『 』,如下圖:
C語言字元串內存結構示意圖2
對於上圖，sds認為這個字元串是「hello world」,而C語言的字元處理函數認為這個字元串是「hello」。
應用場景
String是最常用的一種數據類型，普通的key/value存儲都可以歸為此類。
常用命令
（1）set——設置key對應的值為String類型的value
（2）get——獲取key對應的值
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——批量獲取多個key的值，如果可以不存在則返回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對key對應的值進行加加操作，並返回新的值;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
從上面的結果可以看出，我們對int型的age和string型的age1都能進行incr操作時，
實際上type=string代表value存儲的是一個普通字元串，那麼對應的encoding可以是raw或者是int，如果是int則代表實際redis內部是按數值型類存儲和表示這個字元串的，當然前提是這個字元串本身可以用數值表示，比如"20"這樣的字元串，當遇到incr、decr等操作時會轉成數值型進行計算，此時redisObject的encoding欄位為int。如果你試圖對name進行incr操作則報錯。
192.168.2.129:6379> incr name
(error) ERR value is not an integer or out of range
（5）decr && decrby——decr對key對應的值進行減減操作，並返回新的值;decrby減指定值
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
說明
setnx
設置key對應的值為String類型的value，如果key已經存在則返回0
setex
設置key對應的值為String類型的value，並設定有效期
setrange
設置key對應value的子字元串
getrange
獲取key對應value的子字元串
mset
批量設置多個key的值，如果成功表示所有值都被設置，否則返回0表示沒有任何值被設置
msetnx
同mset，不存在就設置，不會覆蓋已有的key
getset
設置key的值，並返回key舊的值
append
給指定key的value追加字元串，並返回新字元串的長度
strlen
取指定key的value的長度
Hash類型
Hash是一個String類型的field和value之間的映射表，即redis的Hash數據類型的key（hash表名稱）對應的value實際的內部存儲結構為一個HashMap，因此Hash特別適合存儲對象。相對於把一個對象的每個屬性存儲為String類型，將整個對象存儲在Hash類型中會佔用更少內存。
Hash 數據類型內部結構示意圖
當前HashMap的實現有兩種方式：當HashMap的成員比較少時Redis為了節省內存會採用類似一維數組的方式來緊湊存儲，而不會採用真正的HashMap結構，這時對應的value的redisObject的encoding為zipmap，當成員數量增大時會自動轉成真正的HashMap,此時encoding為ht。
應用場景
用一個對象來存儲用戶信息，商品信息，訂單信息等等。
常用命令
（1）hset——設置key對應的HashMap中的field的value
（2）hget——獲取key對應的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——獲取key對應的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
說明
hsetnx
設置key對應的HashMap中的field的value，如果不存在則先創建
hmset
批量設置key對應的HashMap中的field的value
hmget
批量獲取key對應的HashMap中的field的value
hincrby
給key對應的HashMap中的field的value加指定的值
hexits
測試key對應的HashMap中的field是否存在
hlen
返回key對應的HashMap中的field的數量
hdel
刪除key對應的HashMap中的field
hkeys
返回key對應的HashMap中所有的field
hvals
返回key對應的HashMap中所有的field的value
List類型
Redis的List類型其實就是每一個元素都是String類型的雙向鏈表。我們可以從鏈表的頭部和尾部添加或者刪除元素。這樣的List既可以作為棧，也可以作為隊列使用。
List數據結構內部示意圖
應用場景
如好友列表，粉絲列表，消息隊列，最新消息排行等。
常用命令
（1）lpush——在key對應的list的頭部添加一個元素。
（2）lrange——獲取key對應的list的指定下標範圍的元素，-1表示獲取所有元素。
（3）lpop——從key對應的list的尾部刪除一個元素，並返回該元素。
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>
從上面的操作可以看出，lpush、lpop從表頭操作。
（4）rpush——在key對應的list的尾部添加一個元素。
（5）rpop——從key對應的list的尾部刪除一個元素，並返回該元素。
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>
從上面的操作可以看出，rpush、rpop從表尾操作。
（6）其他命令
命令
說明
linsert
在key對應的list的特定元素的前或後插入元素
lset
設置key對應的list中指定下標元素的值
lrem
從key對應的list中刪除n個和value相同的元素
ltrim
保留key對應的list中指定範圍的元素
rpoplpush
從第一個list的尾部移除一個元素並添加到第二個list的頭部
llen
返回key對應的list的長度
lindex
返回key對應的list中index的元素
Set類型
Redis 集合（Set類型）是一個無序的String類型數據的集合，類似List的一個列表，與List不同的是Set不能有重複的數據。實際上，Set的內部是用HashMap實現的，Set只用了HashMap的key列來存儲對象。我們來看看java中HashSet的源碼：
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();
}
可見創建一個HashSet的時候實際上創建了一個HashMap；Set中的元素，只是存放在了底層HashMap的key上，底層HashMap的value列為空，遍歷HashSet的時候從HashMap中取出keySet來遍歷。
Set底層結構示意圖
應用場景
集合有取交集、並集、差集等操作，因此可以求共同好友、共同興趣、分類標籤等。
常用命令
（1）sadd——在key對應的set中添加一個元素。
（2）smembers——獲取key對應的set的所有元素。
（3）spop——隨機返回並刪除key對應的set中的一個元素。
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——求給定key對應的set與第一個key對應的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——求給定key對應的set並集
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——求給定key對應的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
說明
srem
刪除key對應的set中的一個元素
sdiffstore
求給定key對應的set與第一個key對應的set的差集，並存儲到另一個key對應的set中
sinterstore
求給定key對應的set交集，並存儲到另一個key對應的set中
suionstore
求給定key對應的set並集，並存儲到另一個key對應的set中
somve
從第一個key對應的set中刪除指定元素並添加到第二個key對應的set中
scard
返回key對應的set的元素個數
sismember
測試某個元素是否為key對應的set中的元素個數
srandmember
隨機返回key對應的set中的一個元素，但不刪除元素
SortSet
SortSet顧名思義，是一個排好序的Set，它在Set的基礎上增加了一個順序屬性score，這個屬性在添加修改元素時可以指定，每次指定後，SortSet會自動重新按新的值排序。
sorted set的內部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數據的存儲和有序，HashMap里放的是成員到score的映射，而跳躍表裡存放的是所有的成員，排序依據是HashMap里存的score。
應用場景
如按時間排序的時間軸。
常用命令
（1）zadd ——在key對應的zset中添加一個元素
（2）zrange——獲取key對應的zset中指定範圍的元素，-1表示獲取所有元素
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——刪除key對應的zset中的一個元素
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
說明
zincrby
如果key對應的zset中已經存在元素member，則對member的score屬性加指定的值
zrank
返回key對應的zset中指定member的排名。其中member按score值遞增(從小到大）；排名以0為底，也就是說，score值最小的成員排名為0
zrevrank
獲得成員按score值遞減(從大到小)排列的排名
zrevrange
返回有序集key中，指定區間內的成員。其中成員的位置按score值遞減(從大到小)來排列
zrangebyscore
返回有序集key中，指定分數範圍的元素列表
zcount
返回有序集key中，score值在min和max之間(默認包括score值等於min或max)的成員
zcard
返回key的有序集元素個數
Redis常用命令
鍵值常用命令
keys/exits/del/expire/ttl/move/persist/randomkey/rename/type
伺服器常用命令
ping/echo/select/quit/dbsize/info/config get/flushdb/flushall
這些命令都很容易使用，就不舉例說明了。到此，redis的數據類型以及常用命令已經介紹完畢，下一篇我們將學習redis的一些高級特性。
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