redis 五種類型介紹

1.  Redis最適合所有數據in-momory的場景，雖然Redis也提供持久化功能，但實際更多的是一個disk-backed的功能，跟傳統意義上的持久化有比較大的差別，那么可能大家就會有疑問，似乎Redis更像一個加強版的Memcached，那么何時使用Memcached,何時使用Redis呢?

       如果簡單地比較Redis與Memcached的區別，大多數都會得到以下觀點：

     1 、Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數據，同時還提供list，set，zset，hash等數據結構的存儲。
     2 、Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。
     3 、Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據保持在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行使用

2.  Redis常用數據類型

Redis最為常用的數據類型主要有以下：

• String

• Hash

• List

• Set

• Sorted set

• pub/sub

• Transactions

在具體描述這幾種數據類型之前，我們先通過一張圖了解下Redis內部內存管理中是如何描述這些不同數據類型的：

首先Redis內部使用一個redisObject對象來表示所有的key和value,redisObject最主要的信息如上圖所示：

         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內部的存儲方式，

         比如：type=string代表value存儲的是一個普通字符串，那么對應的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符串的，當然前提是這個字符串本身可以用數值表示，比如:"123" "456"這樣的字符串。

       這里需要特殊說明一下vm字段，只有打開了Redis的虛擬內存功能，此字段才會真正的分配內存，該功能默認是關閉狀態的，該功能會在后面具體描述。通 過上圖我們可以發現Redis使用redisObject來表示所有的key/value數據是比較浪費內存的，當然這些內存管理成本的付出主要也是為了 給Redis不同數據類型提供一個統一的管理接口，實際作者也提供了多種方法幫助我們盡量節省內存使用，我們隨后會具體討論。

3.  各種數據類型應用和實現方式

下面我們先來逐一的分析下這7種數據類型的使用和內部實現方式:

• String:

Strings 數據結構是簡單的key-value類型，value其實不僅是String，也可以是數字.

常用命令:  set,get,decr,incr,mget 等。

 

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.即可以完全實現目前 Memcached 的功能，并且效率更高。還可以享受Redis的定時持久化，操作日志及 Replication等功能。除了提供與 Memcached 一樣的get、set、incr、decr 等操作外，Redis還提供了下面一些操作：

• • 獲取字符串長度

  • 往字符串append內容

  • 設置和獲取字符串的某一段內容

  • 設置及獲取字符串的某一位（bit）

  • 批量設置一系列字符串的內容

實現方式：String在redis內部存儲默認就是一個字符串，被redisObject所引用，當遇到incr,decr等操作時會轉成數值型進行計算，此時redisObject的encoding字段為int。

• Hash

常用命令：hget,hset,hgetall 等。

應用場景：在Memcached中，我們經常將一些結構化的信息打包成HashMap，在客戶端序列化后存儲為一個字符串的值，比如用戶的昵稱、年齡、性別、積分等，這時候在需要修改其中某一項時，通常需要將所有值取出反序列化后，修改某一項的值，再序列化存儲回去。這樣不僅增大了開銷，也不適用于一些可能并發操作的場合（比如兩個并發的操作都需要修改積分）。而Redis的Hash結構可以使你像在數據庫中Update一個屬性一樣只修改某一項屬性值。

        我們簡單舉個實例來描述下Hash的應用場景，比如我們要存儲一個用戶信息對象數據，包含以下信息：

用戶ID為查找的key，存儲的value用戶對象包含姓名，年齡，生日等信息，如果用普通的key/value結構來存儲，主要有以下2種存儲方式：

第一種方式將用戶ID作為查找key,把其他信息封裝成一個對象以序列化的方式存儲，這種方式的缺點是，增加了序列化/反序列化的開銷，并且在需要修改其中一項信息時，需要把整個對象取回，并且修改操作需要對并發進行保護，引入CAS等復雜問題。

第二種方法是這個用戶信息對象有多少成員就存成多少個key-value對兒，用用戶ID+對應屬性的名稱作為唯一標識來取得對應屬性的值，雖然省去了序列化開銷和并發問題，但是用戶ID為重復存儲，如果存在大量這樣的數據，內存浪費還是非常可觀的。

那么Redis提供的Hash很好的解決了這個問題，Redis的Hash實際是內部存儲的Value為一個HashMap，并提供了直接存取這個Map成員的接口，如下圖：

也 就是說，Key仍然是用戶ID, value是一個Map，這個Map的key是成員的屬性名，value是屬性值，這樣對數據的修改和存取都可以直接通過其內部Map的 Key(Redis里稱內部Map的key為field), 也就是通過 key(用戶ID) + field(屬性標簽) 就可以操作對應屬性數據了，既不需要重復存儲數據，也不會帶來序列化和并發修改控制的問題。很好的解決了問題。

這 里同時需要注意，Redis提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的屬性數據,但是如果內部Map的成員很多，那么涉及到遍歷整個內部Map的操 作，由于Redis單線程模型的緣故，這個遍歷操作可能會比較耗時，而另其它客戶端的請求完全不響應，這點需要格外注意。

實現方式：

上 面已經說到Redis Hash對應Value內部實際就是一個HashMap，實際這里會有2種不同實現，這個Hash的成員比較少時Redis為了節省內存會采用類似一維數 組的方式來緊湊存儲，而不會采用真正的HashMap結構，對應的value 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。

• List

常用命令：lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

應用場景：

Redis list的應用場景非常多，也是Redis最重要的數據結構之一，比如twitter的關注列表，粉絲列表等都可以用Redis的list結構來實現。

Lists 就是鏈表，相信略有數據結構知識的人都應該能理解其結構。使用Lists結構，我們可以輕松地實現最新消息排行等功能。Lists的另一個應用就是消息隊列，
可以利用Lists的PUSH操作，將任務存在Lists中，然后工作線程再用POP操作將任務取出進行執行。Redis還提供了操作Lists中某一段的api，你可以直接查詢，刪除Lists中某一段的元素。

實現方式：

Redis list的實現為一個雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過帶來了部分額外的內存開銷，Redis內部的很多實現，包括發送緩沖隊列等也都是用的這個數據結構。

• Set

常用命令：

sadd,spop,smembers,sunion 等。

應用場景：

Redis set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能，特殊之處在于set是可以自動排重的，當你需要存儲一個列表數據，又不希望出現重復數據時，set 是一個很好的選擇，并且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內的重要接口，這個也是list所不能提供的。

Sets 集合的概念就是一堆不重復值的組合。利用Redis提供的Sets數據結構，可以存儲一些集合性的數據，比如在微博應用中，可以將一個用戶所有的關注人存 在一個集合中，將其所有粉絲存在一個集合。Redis還為集合提供了求交集、并集、差集等操作，可以非常方便的實現如共同關注、共同喜好、二度好友等功 能，對上面的所有集合操作，你還可以使用不同的命令選擇將結果返回給客戶端還是存集到一個新的集合中。

實現方式：

set 的內部實現是一個 value永遠為null的HashMap，實際就是通過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內的原因。

• Sorted Set

常用命令：

zadd,zrange,zrem,zcard等

使用場景：

Redis sorted set的使用場景與set類似，區別是set不是自動有序的，而sorted set可以通過用戶額外提供一個優先級(score)的參數來為成員排序，并且是插入有序的，即自動排序。當你需要一個有序的并且不重復的集合列表，那么 可以選擇sorted set數據結構，比如twitter 的public timeline可以以發表時間作為score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的。

另外還可以用Sorted Sets來做帶權重的隊列，比如普通消息的score為1，重要消息的score為2，然后工作線程可以選擇按score的倒序來獲取工作任務。讓重要的任務優先執行。

實現方式：

Redis 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，而跳躍表里存放的 是所有的成員，排序依據是HashMap里存的score,使用跳躍表的結構可以獲得比較高的查找效率，并且在實現上比較簡單。

• Pub/Sub

Pub/Sub 從字面上理解就是發布（Publish）與訂閱（Subscribe），在Redis中，你可以設定對某一個key值進行消息發布及消息訂閱，當一個 key值上進行了消息發布后，所有訂閱它的客戶端都會收到相應的消息。這一功能最明顯的用法就是用作實時消息系統，比如普通的即時聊天，群聊等功能。

• Transactions

誰 說NoSQL都不支持事務，雖然Redis的Transactions提供的并不是嚴格的ACID的事務（比如一串用EXEC提交執行的命令，在執行中服 務器宕機，那么會有一部分命令執行了，剩下的沒執行），但是這個Transactions還是提供了基本的命令打包執行的功能（在服務器不出問題的情況 下，可以保證一連串的命令是順序在一起執行的，中間有會有其它客戶端命令插進來執行）。Redis還提供了一個Watch功能，你可以對一個key進行 Watch，然后再執行Transactions，在這過程中，如果這個Watched的值進行了修改，那么這個Transactions會發現并拒絕執 行。

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