Redis的基本类型

目标：Redis的基本类型有哪些

基本类型

基本数据结构包含：字符串（strings）、散列（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）五种。这五种数据结构在我们工作中经常使用到，面试过程中经常被问到，因此熟练掌握这5种基本数据结构的使用和应用场景是Redis知识最基础也是最重要的部分。

字符串（Strings)

字符串(Strings)是Redis最简单的储存类型，它存储的值可以是字符串、整数或者浮点数，对整个字符串或者字符串的其中一部分执行操作；对整数或者浮点数执行自增（increment）或者自减（decrement）操作。

Redis的字符串是一个由字节组成的序列，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配，如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间 capacity 一般要高于实际字符串长度 len。当字符串长度小于 1M 时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过 1M，扩容时一次只会多扩 1M 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512M 。

应用场景

字符串类型在工作中使用广泛，主要用于缓存数据，提高查询性能。比如存储登录用户信息、电商中存储商品信息、可以做计数器（想知道什么时候封锁一个IP地址(访问超过几次)）等等。

操作命令

set key value: 添加一条String类型数据
get key: 获取一条String类型数据
mset key1 value1 key2 value2: 添加多条String类型数据
mget key1 key2: 获取多条String类型数据
incr key: 自增（+1）
incrby key step: 按照步长（step）自增
decr key: 自减（-1）
decrby key step: 按照步长（step）递减

散列（Hashes）

散列（Hashes）是一种存储键值对的数据结构，散列内部是无序字典，其中键和值都是字符串类型。散列可以看作是一个具有字段和值的哈希表，一个哈希表有多个节点，每个节点保存一个键值对。

Redis 为了高性能，不能堵塞服务，所以采用了渐进式 rehash 策略。

渐进式 rehash 会在 rehash 的同时，保留新旧两个 hash 结构，查询时会同时查询两个 hash 结构，然后在后续的定时任务中以及 hash 操作指令中，循序渐进地将旧 hash 的内容一点点迁移到新的 hash 结构中。当搬迁完成了，就会使用新的hash结构取而代之。

当 hash 移除了最后一个元素之后，该数据结构自动被删除，内存被回收。

应用场景

Hash也可以同于对象存储，比如存储用户信息，与字符串不一样的是，字符串是需要将对象进行序列化（比如json序列化）之后才能保存，而Hash则可以讲用户对象的每个字段单独存储，这样就能节省序列化和反序列的时间。

操作命令

HSET key field value：将指定键的字段设置为指定的值。如果键不存在，则会创建一个新的散列并设置字段和值。
HGET key field：获取指定键的字段对应的值。
HGETALL key：获取指定键的所有字段和对应的值。
HDEL key field1 [field2 ...]：删除指定键中的一个或多个字段及其对应的值。
HEXISTS key field：检查指定键中是否存在指定的字段。
HKEYS key：获取指定键中的所有字段。
HVALS key：获取指定键中的所有值。
HLEN key：获取指定键中字段的数量。
HMSET key field1 value1 [field2 value2 ...]：设置指定键的多个字段和值。
HMGET key field1 [field2 ...]：获取指定键的多个字段对应的值。
HINCRBY keyname field step：按照步长自增/自减某个属性（该属性必须是数字）

列表（List）

列表（List）是一种有序、可重复的数据结构，它可以存储多个字符串值。列表按照插入顺序排序，并且可以在列表的两端执行插入、删除和查询操作。Redis的列表是基于链表实现的，因此在列表两端执行操作的时间复杂度为O(1)。

应用场景

lists的应用场景非常多，可以利用它轻松实现热销榜；可以实现工作队列（利用lists的push操作，将任务存在lists中，然后工作线程再用pop操作将任务取出进行执行）;可以实现最新列表，比如最新评论等。

操作命令

LPUSH key value1 [value2 ...]：将一个或多个值插入到列表的左侧（头部）。
RPUSH key value1 [value2 ...]：将一个或多个值插入到列表的右侧（尾部）。
LPOP key：移除并返回列表的左侧（头部）元素。
RPOP key：移除并返回列表的右侧（尾部）元素。
LINDEX key index：返回列表中指定索引位置的元素。
LLEN key：返回列表的长度（即元素个数）。
LRANGE key start stop：返回列表中指定范围内的元素（包括起始和结束位置）。
LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value：在列表中指定元素的前或后插入新元素。
LSET key index value：将列表中指定索引位置的元素设置为新的值。
LREM key count value：从列表中删除指定数量的匹配元素。
RPOPLPUSH source destination：移除并返回源列表的最后一个元素，并将其插入到目标列表的头部。

集合（Set）

集合（Set）是一种无序、不重复的数据结构，它可以存储多个字符串值。与列表不同，集合中的元素没有特定的顺序，并且集合会自动去重，确保每个元素的唯一性。Redis的集合是基于哈希表实现的，因此在集合中执行添加、删除和查询操作的时间复杂度为O(1)。

应用场景

redis的sets类型是使用哈希表构造的，因此复杂度是O(1)，它支持集合内的增删改查，并且支持多个集合间的交集、并集、差集操作。可以利用这些集合操作，解决程序开发过程当中很多数据集合间的问题。比如计算网站独立ip，用户画像中的用户标签，共同好友等功能

操作命令

SADD key member1 [member2 ...]：向集合中添加一个或多个成员。
SREM key member1 [member2 ...]：从集合中移除一个或多个成员。
SISMEMBER key member：判断指定成员是否存在于集合中。
SMEMBERS key：返回集合中的所有成员。
SCARD key：返回集合的基数（元素个数）。
SPOP key [count]：随机移除并返回集合中的一个或多个成员。
SRANDMEMBER key [count]：随机返回集合中的一个或多个成员，但不移除它们。
SINTER key1 [key2 ...]：返回给定集合之间的交集。
SUNION key1 [key2 ...]：返回给定集合之间的并集。
SDIFF key1 [key2 ...]：返回给定集合之间的差集（第一个集合相对于其他集合的补集）。
SINTERSTORE destination key1 [key2 ...]：将给定集合之间的交集存储到目标集合。
SUNIONSTORE destination key1 [key2 ...]：将给定集合之间的并集存储到目标集合。
SDIFFSTORE destination key1 [key2 ...]：将给定集合之间的差集存储到目标集合。

有序集合（Sorted Set）

有序集合（Sorted Set）是一种数据结构，它类似于集合（Set），但每个成员都关联一个称为分数（score）的浮点数值。有序集合中的成员是唯一的，但分数可以重复。

应用场景

主要应用于根据某个权重进行排序的队列的场景，比如游戏积分排行榜，设置优先级的任务列表，学生成绩表等。

操作命令

ZADD key score member [score member ...]：将一个或多个成员及其对应的分数添加到有序集合中。
ZREM key member [member ...]：从有序集合中移除一个或多个成员。
ZCARD key：获取有序集合中成员的数量。
ZSCORE key member：获取指定成员的分数。
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：按照成员的排名范围获取有序集合中的成员。可选的 WITHSCORES 参数可以同时返回成员的分数。
ZRANK key member：获取指定成员在有序集合中的排名（从低到高）。
ZREVRANK key member：获取指定成员在有序集合中的排名（从高到低）。
ZINCRBY key increment member：将指定成员的分数增加指定的增量值。