Redis 数据类型

概览：

数据结构 ： key = value 中value的类型
内部编码： 实际在底层用来存储value的结构
设计优点：
① 解耦，用户可根据需求再开发内部编码方式
② 实现空间或效率优化， 多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各⾃的优势，例如 ziplist ⽐较节省内存，但是在列表元素⽐较多的情况下，性能会下降，这时候 Redis 会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist，整个过程⽤⼾同样⽆感知。

Reidis 命名规范

与 MySQL 等关系型数据库不同的是，Redis 没有表、字段这种命名空间，⽽且也没有对键名有强制要求（除了不能使⽤⼀些特殊字符）。但设计合理的键名，有利于防⽌键冲突和项⽬ 的可维护性，⽐较推荐的⽅式是使⽤ “业务名:对象名:唯⼀标识:属性” 作为键名。例如 MySQL 的数据库名为 vs，⽤⼾表名为 user_info，那么对应的键可以使⽤ “vs:user_info:6379”、“vs:user_info:6379:name” 来表⽰，如果当前 Redis 只会被⼀个业务 使⽤，可以省略业务名 “vs:”。如果键名过程，则可以使⽤团队内部都认同的缩写替代，例如"user:6379:friends:messages:5217" 可以被 “u:6379🇫🇷m:5217” 代替。毕竟键名过⻓，还是会导致 Redis 的性能明显下降的

String类型

1. 基本介绍：

① ：String类型是redis最基础的数据类型，其他⼏种数据结构也都是在字符串类似基础上构建的，例如列表和集合的元素类型是字符串类型，所以字符串类型能为其他 4 种数据结构的学习奠定基础。
②：字符串类型的值实际可以是字符串，包含⼀般格式的字符串或者类似 JSON、XML 格式的字符串；数字，可以是整型或者浮点型；甚⾄是⼆进制流数据，例如图⽚、⾳频、视频等。不过⼀个字符串的最⼤值不能超过 512 MB。
③：由于 Redis 内部存储字符串完全是按照⼆进制流的形式保存的，所以 Redis 是不处理字符集编码问题的，客⼾端传⼊的命令中使⽤的是什么字符集编码，就存储什么字符集编码。

2. 内部编码：

redis同种数据结构(string)的内部编码不一定相同， Redis会根据当前值的类型和⻓度动态决定使⽤哪种内部编码实现。

字符串类型的内部编码有 3 种：
① int：8 个字节的⻓整型。（数据为纯数字时，redis内部使用）
② embstr：⼩于等于 39 个字节的字符串。(数据为字符串时，redis内部使用)
③ raw：⼤于 39 个字节的字符串。(数据为字符串时，redis内部使用))

Hash 类型

1. 基本介绍

①：
Redis 本身的键值对被称为 “key - value”
Redis 提供的Hash类型 为 “field - value”
即Redis中Hash类型的键值对表示为 “key - ’ filed1 - value1 , filed2 - value2 …’ ”

② 对Hash类型的操作使用Hash系列的指令，例如

hset key field value 设置值 O(1)
hget key field 获取值 O(1)
hdel key field [field ...] 删除 field O(k), k 是 fiel个数
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2. 内部编码

哈希的内部编码有两种：

① ziplist（压缩列表）：当哈希类型元素个数⼩于 hash-max-ziplist-entries 配置（默认 512 个）、同时所有值都⼩于 hash-max-ziplist-value 配置（默认 64 字节）时，Redis 会使⽤ ziplist 作为哈希的内部实现，ziplist 使⽤更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以在节省内存⽅⾯⽐hashtable 更加优秀。

② hashtable（哈希表）：当哈希类型⽆法满⾜ ziplist 的条件时，Redis 会使⽤ hashtable 作为哈希的内部实现，因为此时 ziplist 的读写效率会下降，⽽ hashtable 的读写时间复杂度为 O(1)。

3. 注意：

① Redis是键值型数据库 、 Redis的Hash类型也是键值类型的、MySQL的数据库是关系型数据库。 关系型数据库是完全结构化的，例如哈希类型每个键可以有不同的 field，⽽关系型数据库⼀旦添加新的列，所有⾏都要为其设置值，即使为 null。关系数据库可以做复杂的关系查询，⽽ Redis 去模拟关系型复杂查询，例如联表查询、聚合查询等基本不可能，维护成本⾼。 总结：关系型数据库定义严格，但可以做复杂查询；键值型数据库定义稀疏只能模拟复杂查询，且部分查询方式几乎不可能实现，维护成本高 ；

List 类型

1. 基本介绍

①列表类型是⽤来存储多个有序的字符串，List中元素可以重复
②支持对两端进行插入/删除操作
③支持下标访问
④最多可以存储 2^32 -1 个元素。

2. 列表类型的内部编码有两种：

① ziplist（压缩列表）：当列表的元素个数⼩于 list-max-ziplist-entries 配置（默认 512 个），同时列表中每个元素的⻓度都⼩于 list-max-ziplist-value 配置（默认 64 字节）时，Redis 会选⽤ziplist 来作为列表的内部编码实现来减少内存消耗。

②linkedlist（链表）：当列表类型⽆法满⾜ ziplist 的条件时，Redis 会使⽤ linkedlist 作为列表的内部实现。

3. 相关指令（看看就就好，没需要不用记）

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）第一个元素。
RPOP key：移除并返回列表的右侧（尾部）第一个元素。
LINDEX key index：获取列表中指定位置的元素。
LRANGE key start stop：获取列表中指定范围内的元素。
LLEN key：获取列表的长度。
LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value：在列表中指定元素的前面或后面插入新元素。
LREM key count value：从列表中删除指定数量的元素。
LSET key index value：设置列表中指定位置的元素的值。
LTRIM key start stop：保留列表中指定范围内的元素，其他元素删除。
blpop/brpop key [key ...] timeout 阻塞指定时间后删除元素
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4. 使用场景：
   . Redis 可以使⽤ lpush + brpop 命令组合实现经典的阻塞式⽣产者-消费者模型队列，⽣产者客⼾端使⽤ lpush 从列表左侧插⼊元素，多个消费者客⼾端使⽤ brpop 命令阻塞式地从队列中"争抢" 队⾸元素。通过多个客⼾端来保证消费的负载均衡和⾼可⽤性。

Set 类型

1. 基本介绍：. 集合类型也是保存多个字符串类型的元素的，但和列表类型不同的是；
   ①集合中元素之间是⽆序的元素不允许重复，⼀个集合中最多可以存储 2^32 - 1个元素。
   ②Redis 除了⽀持集合内的增删查改操作，同时还⽀持多个集合取交集、并集、差集，合理地使⽤好集合类型，能在实际开发中解决很多问题。

2. 内部编码：
   ①intset（整数集合）：当集合中的元素都是整数并且元素的个数⼩于 set-max-intset-entries 配置（默认 512 个）时，Redis 会选⽤ intset 来作为集合的内部实现，从⽽减少内存的使⽤。
   ②hashtable（哈希表）：当集合类型⽆法满⾜ intset 的条件时，Redis 会使⽤ hashtable 作为集合的内部实现

3.使用场景：
集合类型⽐较典型的使⽤场景是标签（tag）。例如 A ⽤⼾对娱乐、体育板块⽐较感兴趣，B ⽤⼾
对历史、新闻⽐较感兴趣，这些兴趣点可以被抽象为标签。有了这些数据就可以得到喜欢同⼀个标签
的⼈，以及⽤⼾的共同喜好的标签，这些数据对于增强⽤⼾体验和⽤⼾黏度都⾮常有帮助。 例如⼀个
电⼦商务⽹站会对不同标签的⽤⼾做不同的产品推荐

4. 相关指令：

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX] - 将键的值设为指定值，并返回键的旧值，可选设置过期时间和条件判断。
SETEX key seconds value - 将值与键关联，并设置键的过期时间（以秒为单位）。
PSETEX key milliseconds value - 类似于SETEX，但过期时间以毫秒为单位。
SETNX key value - 当键不存在时设置键的值。
MSET key value [key value ...] - 同时设置多个键值对。
MSETNX key value [key value ...] - 同时设置多个键值对，仅当所有给定键都不存在时。
GET key - 返回键关联的值。
GETSET key value - 设置键的值，并返回旧值。
MGET key [key ...] - 返回多个键的值。
STRLEN key - 返回键存储的字符串值的长度。
SETRANGE key offset value - 从指定偏移量开始，覆写键的字符串值。
GETRANGE key start end - 返回键中字符串值的子字符串。
APPEND key value - 如果键存在且为字符串类型，将值追加到键原有值的末尾。
求交集：
SINTER key [key ...]：返回给定所有集合的交集。
SINTERSTORE destination key [key ...]：将给定集合的交集存储到指定的 destination 集合中。
求并集：
SUNION key [key ...]：返回给定所有集合的并集。
SUNIONSTORE destination key [key ...]：将给定集合的并集存储到指定的 destination 集合中


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Zset 类型

1. 基本介绍
   有序集合相对于字符串、列表、哈希、集合来说会有⼀些陌⽣。它保留了集合不能有重复成员的
   特点，但与集合不同的是，有序集合中的每个元素都有⼀个唯⼀的浮点类型的分数（score）与之关
   联，这使得有序集合中的元素是可以维护有序性的，但这个有序不是⽤下标作为排序依据⽽是⽤这个
   分数。有序集合中的元素是不能重复的，但分数允许重复。

2. 内部编码
   ①ziplist（压缩列表）：当有序集合的元素个数⼩于 zset-max-ziplist-entries 配置（默认 128 个），
   同时每个元素的值都⼩于 zset-max-ziplist-value 配置（默认 64 字节）时，Redis 会⽤ ziplist 来作
   为有序集合的内部实现，ziplist 可以有效减少内存的使⽤。
   ②skiplist（跳表）：当 ziplist 条件不满⾜时，有序集合会使⽤ skiplist 作为内部实现，因为此时
   ziplist 的操作效率会下降

3. 使用场景
   有序集合⽐较典型的使⽤场景就是排⾏榜系统。例如常⻅的⽹站上的热榜信息，榜单的维度可能
   是多⽅⾯的：按照时间、按照阅读量、按照点赞量。本例中我们使⽤点赞数这个维度，维护每天的热
   榜

4. 相关指令

ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]：向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数。

NX：只在成员不存在时添加。
XX：只在成员已存在时更新。
CH：修改操作只修改已存在成员的分数，而不添加新成员。
INCR：对成员的分数进行自增操作。
ZCARD key：获取有序集合的成员数量。

ZCOUNT key min max：计算有序集合中指定分数范围内的成员数量。

ZINCRBY key increment member：对有序集合中指定成员的分数进行增加或减少。

ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]：计算给定的一个或多个有序集的交集，并将结果集存储在新的有序集合 destination 中。

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：通过索引区间返回有序集合指定区间内的成员。

ZREM key member [member ...]：移除有序集合中的一个或多个成员。

ZREMRANGEBYRANK key start stop：移除有序集合中，指定排名（rank）区间内的所有成员。

ZREMRANGEBYSCORE key min max：移除有序集合中，指定分数范围内的所有成员。

ZSCORE key member：获取有序集合中指定成员的分数。

ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]：计算给定的一个或多个有序集的并集，并将结果集存储在新的有序集合 destination 中。
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补充

1.渐进式遍历

Redis中的SCAN命令用于渐进式地遍历集合（Set）、有序集合（Sorted Set）、哈希表（Hash）等数据结构。它以游标（cursor）的方式逐步返回数据，支持分批处理数据而不会阻塞 Redis 服务器的其他操作。
SCAN命令的基本语法如下：

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
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其中：
cursor：游标，用于标识当前遍历的位置。
MATCH pattern：可选参数，用于指定匹配模式，只返回与模式匹配的元素。
COUNT count：可选参数，指定每次返回的元素数量，用于控制每次迭代返回的元素个数。

示例用法：

SCAN 0 MATCH prefix* COUNT 10
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这个命令从游标0开始，匹配以"prefix"开头的元素，并每次返回最多10个元素。
SCAN命令返回的结果是一个包含两个元素的数组，第一个元素是下一个游标，第二个元素是当前游标位置对应的元素数组。
通过SCAN命令，可以有效地遍历大型数据集，逐步处理数据而不会对 Redis 服务器造成过大的压力

2.Redis中数据分库

许多关系型数据库，例如 MySQL ⽀持在⼀个实例下有多个数据库存在的，但是与关系型数据库⽤字符来区分不同数据库名不同，Redis 只是⽤数字作为多个数据库的实现。Redis 默认配置中是有 16个数据库。select 0 操作会切换到第⼀个数据库，select 15 会切换到最后⼀个数据库。0 号数据库和15 号数据库保存的数据是完全不冲突的（如图 2-30 所⽰），即各种有各⾃的键值对。默认情况下，我们处于数据库 0。

Redis 中虽然⽀持多数据库，但随着版本的升级，其实不是特别建议使⽤多数据库特性。如
果真的需要完全隔离的两套键值对，更好的做法是维护多个 Redis 实例，⽽不是在⼀个
Redis 实例中维护多数据库。这是因为本⾝ Redis 并没有为多数据库提供太多的特性，其次
⽆论是否有多个数据库，Redis 都是使⽤单线程模型，所以彼此之间还是需要排队等待命令
的执⾏。同时多数据库还会让开发、调试和运维⼯作变得复杂。所以实践中，始终使⽤数据
库 0 其实是⼀个很好的选择。

flushdb / flushall 命令⽤于清除数据库，区别在于 flushdb 只清除当前数据库，flushall 会清楚所有数据库。