redis各數據類型使用場景介紹

1、String

常用命令:

除了get、set、incr、decr mget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


應用場景:

String是最常用的一種數據類型,普通的key/value存儲都可以歸爲此類,value其實不僅是String,

也可以是數字:比如想知道什麼時候封鎖一個IP地址(訪問超過幾次)。INCRBY命令讓這些變得很容易,通過原子遞增保持計數。


實現方式:

m,decr等操作時會轉成數值型進行計算,此時redisObject的encoding字段爲int。


2、Hash

常用命令:

hget,hset,hgetall 等。

應用場景:

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,爲查找的key,

           存儲的value用戶對象包含姓名name,年齡age,生日birthday 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作爲查找key,把其他信息封裝成一個對象以序列化的方式存儲,

           如:set u001 "李三,18,20010101"

           這種方式的缺點是,增加了序列化/反序列化的開銷,並且在需要修改其中一項信息時,需要把整個對象取回,並且修改操作需要對併發進行保護,引入CAS等複雜問題。

       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+對應屬性的名稱作爲唯一標識來取得對應屬性的值,

           如:mset user:001:name "李三 "user:001:age18 user:001:birthday "20010101"

           雖然省去了序列化開銷和併發問題,但是用戶ID爲重複存儲,如果存在大量這樣的數據,內存浪費還是非常可觀的。

    那麼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爲一個HashMap,

    並提供了直接存取這個Map成員的接口,

        如:hmset user:001 name "李三" age 18 birthday "20010101"   

            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裏稱內部Map的key爲field), 也就是通過 

            key(用戶ID) + field(屬性標籤) 操作對應屬性數據了,既不需要重複存儲數據,也不會帶來序列化和併發修改控制的問題。很好的解決了問題。


這裏同時需要注意,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,那麼涉及到遍歷整個內部Map的操作,由於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,實際這裏會有2種不同實現,這個Hash的成員比較少時Redis爲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,對應的value redisObject的encoding爲zipmap,當成員數量增大時會自動轉成真正的HashMap,此時encoding爲ht。



3、List

常用命令:

    lpush,rpush,lpop,rpop,lrange,BLPOP(阻塞版)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。

    我們可以輕鬆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,然後工作線程再用POP操作將任務取出進行執行。


實現方式:

    Redis list的實現爲一個雙向鏈表,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,包括髮送緩衝隊列等也都是用的這個數據結構。


RPOPLPUSH source destination


    命令 RPOPLPUSH 在一個原子時間內,執行以下兩個動作:

    將列表 source 中的最後一個元素(尾元素)彈出,並返回給客戶端。

    將 source 彈出的元素插入到列表 destination ,作爲 destination 列表的的頭元素。

    如果 source 和 destination 相同,則列表中的表尾元素被移動到表頭,並返回該元素,可以把這種特殊情況視作列表的旋轉(rotation)操作。

    一個典型的例子就是服務器的監控程序:它們需要在儘可能短的時間內,並行地檢查一組網站,確保它們的可訪問性。

    redis.lpush "downstream_ips", "192.168.0.10"

    redis.lpush "downstream_ips", "192.168.0.11"

    redis.lpush "downstream_ips", "192.168.0.12"

    redis.lpush "downstream_ips", "192.168.0.13"

    Then:

    next_ip = redis.rpoplpush "downstream_ips", "downstream_ips"


BLPOP


  假設現在有 job 、 command 和 request 三個列表,其中 job 不存在, command 和 request 都持有非空列表。考慮以下命令:

  BLPOP job command request 30  #阻塞30秒,0的話就是無限期阻塞,job列表爲空,被跳過,緊接着command 列表的第一個元素被彈出。

  1) "command"                             # 彈出元素所屬的列表

  2) "update system..."                    # 彈出元素所屬的值 

  爲什麼要阻塞版本的pop呢,主要是爲了避免輪詢。舉個簡單的例子如果我們用list來實現一個工作隊列。執行任務的thread可以調用阻塞版本的pop去獲取任務這樣就可以避免輪詢去檢查是否有任務存在。當任務來時候工作線程可以立即返回,也可以避免輪詢帶來的延遲。



4、Set

常用命令:

    sadd,srem,spop,sdiff ,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,特殊之處在於set是可以自動排重的,當你需要存儲一個列表數據,又不希望出現重複數據時,set是一個很好的選擇,並且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。

    比如在微博應用中,每個人的好友存在一個集合(set)中,這樣求兩個人的共同好友的操作,可能就只需要用求交集命令即可。

    Redis還爲集合提供了求交集、並集、差集等操作,可以非常方便的實


實現方式:

    set 的內部實現是一個 value永遠爲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。


5、Sort Set

常用命令:

    zadd,zrange,zrem,zcard等


  使用場景:

    以某個條件爲權重,比如按頂的次數排序.

    ZREVRANGE命令可以用來按照得分來獲取前100名的用戶,ZRANK可以用來獲取用戶排名,非常直接而且操作容易。

    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)的參數來爲成員排序,並且是插入有序的,即自動排序。

    比如:twitter 的public timeline可以以發表時間作爲score來存儲,這樣獲取時就是自動按時間排好序的。

    比如:全班同學成績的SortedSets,value可以是同學的學號,而score就可以是其考試得分,這樣數據插入集合的,就已經進行了天然的排序。

    另外還可以用Sorted Sets來做帶權重的隊列,比如普通消息的score爲1,重要消息的score爲2,然後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。


    需要精準設定過期時間的應用

    比如你可以把上面說到的sorted set的score值設置成過期時間的時間戳,那麼就可以簡單地通過過期時間排序,定時清除過期數據了,不僅是清除Redis中的過期數據,你完全可以把Redis裏這個過期時間當成是對數據庫中數據的索引,用Redis來找出哪些數據需要過期刪除,然後再精準地從數據庫中刪除相應的記錄。


  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裏放的是成員到score的映射,而跳躍表裏存放的是所有的成員,排序依據是HashMap裏存的score,使用跳躍表的結構可以獲得比較高的查找效率,並且在實現上比較簡單。


6、消息訂閱Pub/Sub


Pub/Sub 從字面上理解就是發佈(Publish)與訂閱(Subscribe),在Redis中,你可以設定對某一個key值進行消息發佈及消息訂閱,

當一個key值上進行了消息發佈後,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,羣聊等功能。


客戶端1:subscribe  rain

客戶端2:PUBLISH  rain "my love!!!"

(integer) 2 代表有幾個客戶端訂閱了這個消息



 7、Transactions


    誰說NoSQL都不支持事務,雖然Redis的Transactions提供的並不是嚴格的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,那麼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,然後再執行Transactions,在這過程中,如果這個Watched的值進行了修改,那麼這個Transactions會發現並拒絕執行。

Session 1

    (1)第1步

    redis 127.0.0.1:6379> get age

    "10"

    redis 127.0.0.1:6379> watch age

    OK

    redis 127.0.0.1:6379> multi

    OK

    redis 127.0.0.1:6379>

 

Session 2

    (2)第2步

    redis 127.0.0.1:6379> set age 30

    OK

    redis 127.0.0.1:6379> get age

    "30"

    redis 127.0.0.1:6379>


Session 1   

    (3)第3步

    redis 127.0.0.1:6379> set age 20

    QUEUED

    redis 127.0.0.1:6379> exec

    (nil)

    redis 127.0.0.1:6379> get age

    "30"

    redis 127.0.0.1:6379>


第一步,Session 1 還沒有來得及對age的值進行修改

第二步,Session 2 已經將age的值設爲30

第三步,Session 1 希望將age的值設爲20,但結果一執行返回是nil,說明執行失敗,之後我們再取一下age的值是30,這是由於Session   1中對age加了樂觀鎖導致的。


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