《玩轉Redis》系列文章主要講述Redis的基礎及中高階應用，文章基於Redis5.0.4+。本文主要講述Redis的資料結構String，《玩轉Redis-Redis基礎資料結構及核心命令》相關操作命令為方便對比分析，使用腦圖展示（若手機端檢視圖片不方便，可搜尋zxiaofan前往PC網頁端<CSDN、 開源中國 等平臺>檢視）。

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  本文更適合用於複習總結，閱讀》實戰》閱讀 更有效果喲，主要包含以下內容：

• String（字串）；
• List（列表）；
• Set（集合）；
• Hash（雜湊）；

  後續會介紹其他高階資料結構：

• Sorted Set（有序集合）；
• Bitmap（點陣圖）；
• HyperLogLog；
• Streams（流）；

文章思路：

• 資料結構應用場景及注意事項；
• 資料結構各命令對比分析；

異常統一說明：
error（out of range）導圖簡寫@EOOR；
負數偏移量表示倒數第幾，導圖簡寫@LBN（last but number）；

1、String

1.1、String應用場景及注意事項

1.1.1、String應用場景

  String可以說是Redis中最常見的資料結構，沒有之一。
  String結構可儲存字串或者各種型別的二進位制資料。

• 分散式鎖；
• 計數器；
• 分散式全域性唯一ID；

1.1.2、String注意事項

  String底層結構是動態字串，可修改指定位置資料，通過預分配冗餘空間減少記憶體的頻繁分配，實際分配的空間capacity一般要高於實際字串長度len。當字串長度小於1M時，擴容都是加倍現有的空間，如果超過1M，擴容時一次只會多擴1M的空間。字串最大長度為512M（51210241024個字元）。
  數字及浮點數在Redis中以字串形式儲存。

// 如何證明 String最大長度是512M；
// 512M=512*1024*1024；
127.0.0.1:6379> setrange ran 536870911 a
(integer) 536870912
127.0.0.1:6379> strlen ran
(integer) 536870912
127.0.0.1:6379> append ran a
(error) ERR string exceeds maximum allowed size (512MB)
 

1.2、String各命令對比分析

  String命令支援以下操作型別：單一操作、批量操作、字元操作、位操作、計數操作。

1.2.1、String單元素操作

【核心命令】：SET、SETNX、SETEX、PSETEX、GET、GETSET、APPEND、STRLEN；

注意：

• 【SET】：Redis2.6.12+版本支援設定value值時，同時設定過期時間，此操作為原子操作；
• 【PSETEX】：Redis2.6.0+版本支援，可將過期時間精確到毫秒；

【Redis-String單元素操作】命令簡述：

【Redis-String單元素操作】命令詳細對比分析如下：

1.2.2、String批量操作

【核心命令】：MSET、MGET；

注意：

• MGET、MSET是Redis命令中的Boss，因為執行這兩個命令是絕不會失敗的。
• 【MSET】操作具有原子性，不存在部分key更新成功而部分key更新失敗的情況；
• 【MGET】如果value不是String型別，將返回nil；

【Redis-String批量操作】命令簡述：

【Redis-String批量操作】命令詳細對比分析如下：

1.2.3、String指定範圍處理

【核心命令】：SETRANGE、GETRANGE；

注意：

• 【SETRANGE、GETRANGE】 在操作物件較小時，時間複雜度近似看成O(1)；
• 【SETRANGE】在特定情況下會造成伺服器阻塞（value不存在或很小+偏移量offset很大），具體阻塞時長與伺服器有關；

【Redis-String指定範圍處理】命令簡述：

【Redis-String指定範圍處理】命令詳細對比分析如下：

1.2.4、String遞增操作

【核心命令】：INCR/DECR、INCRBY/DECRBY、INCRBYFLOAT；

注意：

• String結構能儲存數字？因為數字在Redis中是以字串形式儲存的；
• 【INCR/DECR】 支援加減1；
• 【INCRBY/DECRBY】 支援 加減指定整數，引數支援負數；
• 【INCRBYFLOAT】 支援 加減指定浮點數，引數支援負數；
• 遞增命令時間負責度都是O(1)；

【Redis-String遞增操作】命令簡述：

【Redis-String遞增操作】命令詳細對比分析如下：

1.2.5、String位操作

【核心命令】：SETBIT、BITOP、GETBIT、BITCOUNT、BITFIELD、BITPOS；

注意：

• 【BITOP】支援邏輯操作，且AND、或OR、異或XOR、非NOT；
• 由於按位儲存非常節省空間，位操作特別適合於對連續的海量資料做標記。比如貼吧簽到，標記每天是否簽到，1天1標識位，則10年=10*365bit=456byte。

【Redis-String位操作】命令簡述：

【Redis-String位操作】命令詳細對比分析如下：

2、List

2.1、List應用場景及注意事項

2.1.1、List應用場景

• List可用於構建佇列（右進左出/先進先出）、棧（右進右出/先進後出）;
• 儲存相關資料，比如文章的相關文章ID，可用於文章推薦；
• 高階使用：quicklist快速連結串列；

2.1.2、List注意事項

• 元素是String，按插入順序排序；
• 插入、彈出快，O(1)；
• 索引慢（查詢），O(n)；
• List查詢操作類似Java連結串列的get(int index)，需要對連結串列遍歷，效能隨index的增大而降低；
• lindex的index可為負數，-1表示倒數第一個元素，-2倒數第二個；
• List的index引數存在越界問題； -List的start、stop引數不存在越界問題；
• 列表彈出最後一個元素後，結構自動被刪除，記憶體被回收；
• List左頭右尾（記憶：我國自古就有左為尊的說法，左才是頭）；

2.2、List各命令對比分析

概述：

• List命令支援以下操作型別：新增元素、彈出元素、處理指定位置元素。
• List主命令L開頭（左側處理）、右側處理目錄R開頭、阻塞命令B開頭；
• List的超時timeout為0表示無限阻塞；

2.2.1、List新增元素

【核心命令】：LPUSH、RPUSH、LPUSHX、RPUSHX、RPOPLPUSH、BRPOPLPUSH；

注意：

• 【LPUSH / RPUSH】 支援批量新增元素；
• 【RPOPLPUSH】 拆分成2個命令理解：RPOP（src）+ LPUSH（dest）；
• 【RPOPLPUSH】可作為安全佇列：ListA取出訊息放入“處理中的ListB”，處理完畢移除ListB；外掛監控ListB的超時情況；

【Redis-List新增元素操作】命令簡述：

【Redis-List新增元素操作】命令詳細對比分析如下：

2.2.2、List彈出元素

【核心命令】：LPOP、RPOP、BLPOP、BRPOP；

注意：

• 【BLPOP】為LPOP的阻塞版本，0表示無限阻塞；
• 彈出元素操作時間複雜度都是O(1)；

【Redis-List彈出元素操作】命令簡述：

【Redis-List彈出元素操作】命令詳細對比分析如下：

2.2.3、List處理指定位置元素

【核心命令】：LSET、LINDEX、LRANGE、LTRIM、LREM；

注意：

• 【ltrim】支援保留區間內的值，可實現定長連結串列；
• 【LRANGE、LTRIM】不會越界；
• List處理指定位置相關命令時間複雜度可記為O(N)；

【Redis-List處理指定位置元素】命令簡述：

【Redis-List處理指定位置元素】命令詳細對比分析如下：

3、Set

3.1、Set應用場景及注意事項

3.1.1、Set應用場景

• 類似Java的HashSet，鍵值無序唯一，可用於去重；
• Set支援交集運算，可用於查詢QQ共同好友；

3.1.2、Set注意事項

• Set支援集合運算（差集、交集、並集）；
• Set底層實現相當於特殊字典，value都是NULL；
• 集合最後一個元素移除後，結構自動刪除，記憶體被回收；

3.2、Set各命令對比分析

概述：

• Set命令支援以下操作型別：集合運算、增刪移動及統計；
• Set命令都是S開頭；

3.2.1、Set增刪移動及統計

【核心命令】：SADD（增）、SCADD（數量統計）、SISMEMBER（存在）、SMEMBERS（所有元素）、SREM（移除）、SMOVE（移動）；

注意：

• Redis2.4+，SADD、SREM支援批量新增元素；
• 【SMEMBERS】將返回Set中所有元素，慎用，請使用SSCAN代替；
• 【SRANDMEMBER】返回count個隨機元素，支援count為負；SPOP返回並移除count個隨機元素，不支援count為負（越界異常）；

【Redis-Set增刪移動及統計】命令簡述：

【Redis-Set增刪移動及統計】命令詳細對比分析如下：

3.2.2、Set集合運算（差集、交集、並集）

【核心命令】：差集SDIFF/SDIFFSTORE、交集SINTER/SINTERSTORE、並集SUNION/SUNIONSTORE；

注意：

• 主命令加STORE表示將對應的結果存入指定目標Set中；
• 對於“STORE”命令，如果destkey已存在，destkey的值將會被覆蓋；
• 交集的時間複雜度是(N*M)，差集/並集的時間複雜度是O(N)；

【Redis-Set集合運算】命令簡述：

【Redis-Set集合運算】命令詳細對比分析如下：

4、Hash

4.1、Hash應用場景及注意事項

4.1.1、Hash應用場景

• 記錄一個物件的多個屬性，如員工的姓名/生日/職級，文章的點贊數/閱讀數/收藏數；

4.1.2、Hash注意事項

• 類似Java的HashMap，陣列+連結串列，結構是<rediskey , <hashkey1, hashvalue1>>；
• 字典key、value都只能是字串（數字在redis裡面是以 sds 字串形式存在）；
• 使用漸進式rehash策略：高效能，不堵塞服務；而HashMap的rehash是一次性hash，很耗時；
• 【優點】支援按需存取指定欄位；
• 【缺點】hash結構儲存消耗高於單個字串；

4.2、Hash各命令對比分析

概述：

• Hash命令支援以下操作型別：新增、查詢、統計、修改、刪除（增刪改查及統計）；

4.2.1、Hash新增、查詢元素

【核心命令】：HSET、HSETNX、HMSET；HGET、HMGET、HGETALL；

注意：

• 【HSET】field存在則覆蓋；HSETNX：field不存在才賦值；
• 【HMSET、HMGET】支援批量操作；

【Redis-Hash新增、查詢元素】命令簡述：

【Redis-Hash新增、查詢元素】命令詳細對比分析如下：

4.2.2、Hash統計、修改、刪除

【核心命令】：HKEYS、HVALS、HLEN；HDEL、HEXISTS、HSTRLEN；HINCRBY、HINCRBYFLOAT；HSCAN；

注意：

• 支援查詢Hash中所有field、所有value；
• 【HVALS】不是HVALUES；
• 【HINCRBY】支援增加Hash中指定field的值（點贊數/閱讀數/收藏數）；

【Redis-Hash統計、修改、刪除】命令簡述：

【Redis-Hash統計、修改、刪除】命令詳細對比分析如下：

5、後記

  《玩轉Redis-Redis基礎資料結構及核心命令》至此結束，後續將繼續分享Redis其他資料結構及核心命令。

祝君好運！
Life is all about choices！
將來的你一定會感激現在拼命的自己！
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