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redis 資料結構及應用場景

1. String

常用命令:

get、set、incr、decr、mget等

應用場景:

String是最常用的資料型別,普通的key/value都可以歸為此類,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欄位為int。

 

2.Hash

常用命令:

hget、hset、hgetall等

應用場景:

比如我們要儲存一個使用者的資訊,包含以下資訊:

使用者ID,為查詢的key

儲存的value使用者物件包含姓名name,年齡age,生日birthday 等資訊

如果以普通的key/value結構儲存,主要有以下兩種儲存方式:

第一種方式將使用者id作為key,其他資訊封裝成物件以序列化的方式儲存,如

set u001 "李三,18,20010101"

這種方式的缺點,增加了序列化/反序列化的開銷;需要修改其中一項資訊時,需要把整個物件取回,修改操作需要對併發進行保護,引入CAS等複雜問題。

 

第二種方式是這個使用者資訊有多少成員就存成多少個key-value對,用使用者id+對應屬性名稱作為唯一的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,但是使用者ID為重複儲存,如果存在大量這樣的資料,記憶體浪費較大。

redis提供的hash很好的解決了這個問題,redis的hash實際是內部儲存的value為一個HashMap,並且提供了直接存取這個map的成員介面。如

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

也就是說,key仍然是使用者id,value是一個map,這個map的key是成員的屬性名,value是屬性值。

這裡同時需要注意,Redis提供了介面(hgetall)可以直接取到全部的屬性資料,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單執行緒模型的緣故,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:

Redis的Hash對應的Value內部實際就是一個HashMap,實際有兩種不同的實現,如果成員較少時,Redis為了節省記憶體會採用類似一維陣列方式儲存,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。

 

3.List

常用命令:

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

應用場景:

最新訊息排行

訊息佇列。利用Lists的push的操作,將任務儲存在list中,然後工作執行緒再用pop操作將任務取出進行執行。

實現方式:

redis list的實現是一個雙向連結串列,可以支援反向查詢和遍歷,更方便操作,不過帶來了部分額外的記憶體開銷,redis內部的很多實現,包括髮送緩衝佇列等也都用的是這個資料結構。

 

4. Set

常用命令:

sadd,srem,spop,sdiff ,smembers,sunion 等。

應用場景:

set類似list,特殊之處是set可以自動排重

set還提供了某個成員是否在一個set內的介面,這個也是list沒有的。

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還為集合提供了求交集、並集、差集等操作。

實現方式:

set內部實現是一個value永遠為null的HashMap,實際就是通過hash的方式快速排重的。

 

5. Sort Set

常用命令:

zadd,zrange,zrem,zcard等

使用場景:

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可以通過使用者額外提供一個優先順序(score)的引數來為成員排序,並且是插入有序的,即自動排序。

比如:twitter 的public timeline可以以發表時間作為score來儲存,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,這樣資料插入集合的,就已經進行了天然的排序。

另外還可以用Sorted Sets來做帶權重的佇列,比如普通訊息的score為1,重要訊息的score為2,然後工作執行緒可以選擇按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值設定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,定時清除過期資料了,不僅是清除Redis中的過期資料,你完全可以把Redis裡這個過期時間當成是對資料庫中資料的索引,用Redis來找出哪些資料需要過期刪除,然後再精準地從資料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)來保證資料的儲存和有序,HashMap裡放的是成員到score的對映,而跳躍表裡存放的是所有的成員,排序依據是HashMap裡存的score,使用跳躍表的結構可以獲得比較高的查詢效率,並且在實現上比較簡單。

 

 

此外,redis還有兩個特性

1. 訊息訂閱

Pub/Sub 從字面上理解就是釋出(Publish)與訂閱(Subscribe),在Redis中,你可以設定對某一個key值進行訊息釋出及訊息訂閱,

當一個key值上進行了訊息釋出後,所有訂閱它的客戶端都會收到相應的訊息。這一功能最明顯的用法就是用作實時訊息系統,比如普通的即時聊天,群聊等功能。

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訊息

 

2. transaction

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,在執行中伺服器宕機,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(在伺服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。

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