网站建设数据库是什么意思,货代网站建设,cpa个人网站怎么做,wordpress中文版 显示英文版三、Redis 数据类型和使用场景 Hash#xff1a;对象类型的数据#xff0c;购物车List#xff1a;队列/栈Set#xff1a;String类型的无序集合#xff0c;intset#xff0c;抽奖、签到、打卡#xff0c;商品评价标签Sorted Set#xff1a;存储有序的元素#xff0c;zip…三、Redis 数据类型和使用场景 Hash对象类型的数据购物车List队列/栈SetString类型的无序集合intset抽奖、签到、打卡商品评价标签Sorted Set存储有序的元素ziplistskiplist dict排行榜Geo地理位置信息Hyperloglogs基于基数的统计Streams流计算
3.1 基础命令
命令作用示例返回值keys *查看所有键keys *所有键列表dbsize键总数dbsize键的总数exists key检查键是否存在exists java1 或 0del key [key]删除键del java删除个数expire key seconds设置键的过期时间expire hello 101 或 0ttl key查看键的剩余过期时间ttl hello剩余时间type key查看键的数据结构类型type hello数据类型
3.1.1 单个键管理
功能命令说明键重命名rename key newkey将指定键重命名为新键名。如果新键名已存在则会覆盖原有键的值。随机返回一个键randomkey从当前数据库中随机返回一个键的名称。键过期expire key seconds设置键在指定秒数后过期。expireat key timestamp设置键在指定时间戳后过期。pexpire key milliseconds以毫秒为单位设置键在指定毫秒数后过期。pexpireat key milliseconds-timestamp以毫秒为单位设置键在指定毫秒级时间戳后过期。ttl key获取键的剩余过期时间单位秒。pttl key获取键的剩余过期时间单位毫秒。persist key移除键的过期时间使其永久有效。键迁移move key db将指定键移动到另一个数据库。dump keyrestore key ttl value在不同 Redis 实例之间进行数据迁移。migrate host port key“” destination-db timeout [copy] [replace] [keys key [key …]]
3.1.2 键的遍历
对应 mysql limit
功能命令说明全量遍历键keys pattern返回匹配给定模式的所有键。pattern 可以包含通配符如 ***** 匹配所有键? 匹配单个字符[] 匹配指定范围的字符。Keys 命令可能会导致 Redis 阻塞不建议在生产环境中使用但在某些情况下如数据量较小或者在从节点上执行可以使用。渐进式遍历scan cursor [match pattern] [count number]使用游标方式逐步遍历所有键。cursor 是游标值从 0 开始每次遍历完毕后会返回新的游标值。match 可选参数用于模式匹配count 可选参数表示每次遍历的键个数默认为 10。Scan 命令可以有效避免阻塞但无法保证完全遍历所有键。可用于检测过期或闲置时间、寻找大对象等场景。面向哈希类型扫描hscan key cursor [match pattern] [count number]渐进式遍历哈希类型键的所有字段。与 scan 类似但专用于哈希类型。面向集合类型扫描sscan key cursor [match pattern] [count number]渐进式遍历集合类型键的所有元素。与 scan 类似但专用于集合类型。面向有序集合扫描zscan key cursor [match pattern] [count number]渐进式遍历有序集合类型键的所有成员。与 scan 类似但专用于有序集合类型。
3.2 字符串 Redis的字符串类型是最基础的数据结构。所有键都是字符串类型其他数据结构都是在字符串类型基础上构建的。值可以是简单字符串、复杂字符串如JSON、XML、数字整数、浮点数甚至是二进制图片、音频、视频但值的最大大小不能超过512MB。
3.2.1 命令
常用命令
设置值
set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx]: 设置键的值并可选地设置过期时间和条件。setex key seconds value: 设置键的值并同时设置过期时间秒。setnx key value: 仅当键不存在时设置键的值。setxx key value: 仅当键存在时设置键的值。
获取值
get key: 获取键的值。mget key [key …]: 批量获取多个键的值。
批量操作
mset key value [key value …]: 批量设置多个键值对。mget key [key …]: 批量获取多个键的值。
计数
incr key: 对键的值进行自增操作。decr key: 对键的值进行自减操作。incrby key increment: 对键的值进行指定数字的自增操作。decrby key decrement: 对键的值进行指定数字的自减操作。incrbyfloat key increment: 对键的值进行浮点数的自增操作。
不常用命令
追加值
append key value: 向键的值尾部追加字符串。
字符串长度
strlen key: 返回键的值的长度。
设置并返回原值
getset key value: 设置键的值并返回键原来的值。
设置指定位置的字符
setrange key offset value: 设置键值的指定位置的字符。
获取部分字符串
getrange key start end: 获取键值的指定范围的子字符串。
时间复杂度
命令时间复杂度setO(1)getO(1)msetO(N)mgetO(N)incrO(1)decrO(1)incrbyO(1)decrbyO(1)incrbyfloatO(1)appendO(1)strlenO(1)getsetO(1)setrangeO(1)getrangeO(N)
3.2.2 内部编码
Redis字符串类型的内部编码与底层数据结构密切相关不同的编码方式会对应不同的底层数据结构如下所示
int采用8个字节的长整型存储底层数据结构为整数类型, 节省内存空间和提高访问速度。
127.0.0.1:6379 set key 8653 OK
127.0.0.1:6379 object encoding key intembstr对于小于等于39个字节的字符串采用内嵌字符串编码底层数据结构为简单的字符数组,避免额外的内存分配和释放操作。
# 小于等于39个字节的字符串embstr
127.0.0.1:6379 set key hello,world OK
127.0.0.1:6379 object encoding key embstrraw对于大于39个字节的字符串采用原始字符串编码底层数据结构为动态字符串dynamic string通常是一个结构体内部包含了指向字符数组的指针以及该字符串的长度等信息。
# 大于39个字节的字符串raw
127.0.0.1:6379 set key one string greater than 39 byte......... OK
127.0.0.1:6379 object encoding key raw
127.0.0.1:6379 strlen key (integer) 403.2.3 应用场景
缓存功能
典型的缓存使用场景是将 Redis 作为缓存层通过 Redis 快速获取数据减轻后端数据库的压力。下面是模拟的代码示例
UserInfo getUserInfo(long id){String userRedisKey user:info: id;String value redis.get(userRedisKey);UserInfo userInfo;if (value ! null) {userInfo deserialize(value);} else {userInfo mysql.get(id);if (userInfo ! null) {redis.setex(userRedisKey, 3600, serialize(userInfo));}}return userInfo;
}计数功能
Redis 可以作为计数的基础工具用于实现快速计数和查询缓存的功能。以下是一个简单的示例
long incrVideoCounter(long id) {String key video:playCount: id;return redis.incr(key);
}共享 Session
使用 Redis 可以集中管理用户的 Session 信息解决分布式 Web 服务中的 Session 分散管理问题确保用户登录状态的一致性。示例代码如下
// 在登录时将用户的 Session 信息存储到 Redis
redis.setex(sessionId, 3600, serialize(userInfo));// 在需要获取 Session 信息时直接从 Redis 中获取
UserInfo userInfo deserialize(redis.get(sessionId));限速功能
通过 Redis 实现对特定操作的限速如限制用户获取验证码的频率、限制 IP 地址的访问频率等。示例代码如下
String phoneNum 138xxxxxxxx;
String key shortMsg:limit: phoneNum;// SET key value EX 60 NX
String isExists redis.set(key, 1, EX 60, NX);if (isExists ! null || redis.incr(key) 5) {// 允许操作
} else {// 限速
}3.3 哈希
3.3.1 命令
命令示例说明hset key field valuehset user:1 name tom为指定键的哈希类型设置字段及其对应的值hget key fieldhget user:1 name获取指定键的哈希类型中指定字段的值hdel key field [field …]hdel user:1 name删除指定键的哈希类型中一个或多个字段hlen keyhlen user:1计算指定键的哈希类型中字段的数量hmset key field value [field value …]hmset user:1 name mike age 12 city tianjin批量设置指定键的哈希类型中的多个字段及其对应的值hexists key fieldhexists user:1 name判断指定键的哈希类型中是否存在指定字段hkeys keyhkeys user:1获取指定键的哈希类型中所有字段的名称hvals keyhvals user:1获取指定键的哈希类型中所有字段的值hgetall keyhgetall user:1获取指定键的哈希类型中所有字段及其对应的值hincrby key field incrementhincrby user:1 age 1将指定键的哈希类型中指定字段的值按指定增量增加hstrlen key fieldhstrlen user:1 name计算指定键的哈希类型中指定字段的值的字符串长度
3.3.2 内部编码
哈希类型是 Redis 中常用的数据结构之一其内部编码有两种ziplist压缩列表和hashtable哈希表。
根据哈希类型元素个数和值的大小Redis会动态选择使用合适的内部编码来存储数据。 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个且所有值都小于 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 使用紧凑的结构实现多个元素的连续存储因此在节省内存方面比 hashtable 更加优秀。 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O1。
下面是示例演示了哈希类型的内部编码以及相应的变化
当field个数比较少且没有大的value时内部编码为ziplist
127.0.0.1:6379 hmset hashkey f1 v1 f2 v2 OK
127.0.0.1:6379 object encoding hashkey ziplist当有value大于64字节时内部编码会由ziplist变为hashtable
127.0.0.1:6379 hset hashkey f3 one string is bigger than 64 byte...忽略... OK
127.0.0.1:6379 object encoding hashkey hashtable当field个数超过512内部编码也会由ziplist变为hashtable
127.0.0.1:6379 hmset hashkey f1 v1 f2 v2 f3 v3 ...忽略... f513 v513 OK
127.0.0.1:6379 object encoding hashkey hashtable这种动态选择内部编码的机制有效地节省了内存空间并提高了 Redis 在处理哈希类型数据时的效率。
3.3.3 应用场景
缓存用户信息 将用户信息存储为哈希类型每个用户的属性作为field属性值作为value。这种方式相比于使用字符串序列化缓存用户信息更加直观并且在更新操作上更为便捷。
UserInfo getUserInfo(long id) {String userRedisKey user:info: id;MapString, String userInfoMap redis.hgetAll(userRedisKey);UserInfo userInfo;if (userInfoMap ! null) {userInfo transferMapToUserInfo(userInfoMap);} else {userInfo mysql.get(id);redis.hmset(userRedisKey, transferUserInfoToMap(userInfo));redis.expire(userRedisKey, 3600);}return userInfo;
}缓存对象属性
类似于缓存用户信息哈希类型也可用于缓存对象的属性。每个对象的属性作为field属性值作为value。这样可以在对象更新时只更新相应的属性而不需要更新整个对象。
数据存储和索引
哈希类型可以用于存储数据并建立索引例如存储文章内容和相应的标签。文章内容可以作为value而标签可以作为field这样可以快速地根据标签检索到相关的文章内容。
统计数据
哈希类型可以用于存储统计数据例如用户的访问次数、订单数量等。每个用户或对象的ID作为key相应的统计数据作为field和value。这样可以方便地对数据进行更新和查询。
3.3.4 优缺点分析
使用哈希类型缓存用户信息的优缺点如下
优点
简单直观易于理解和实现。每个属性都支持更新操作可以灵活地更新部分属性而不影响其他属性。如果合理使用哈希类型的内部编码和控制字段数量可以有效地减少内存占用。
缺点
在使用hashtable作为内部实现时会消耗更多的内存。如果哈希表的field数量过多会导致内存占用增加需要合理控制field数量。Redis不支持复杂的关系查询因此在模拟关系型数据库的复杂查询时开发困难维护成本高。
3.3.5 用户信息缓存方案比较
方案优点缺点适用场景原生字符串类型简单直观每个属性支持更新操作占用过多的键内存占用量较大 用户信息内聚性较差不利于维护适用于简单的数据结构且数据量较小的场景序列化字符串类型简化编程可提高内存使用效率如果合理使用序列化序列化和反序列化有一定开销 更新属性需要反序列化、更新、再序列化操作复杂且开销较大适用于需要简化编程且数据结构较为复杂的场景数据量较小、读取频率高、更新频率低哈希类型简单直观 每个用户属性使用一对field-value内存空间使用相对较少如果合理使用需要控制哈希内部编码的转换转换为hashtable会消耗更多内存无法针对某个 field 进行失效处理适用于结构化数据且字段较多的场景需要减少内存空间的使用、提高数据存取效率的场景
3.4 列表
3.4.1 命令
操作类型描述命令示例用法添加操作从右向左插入元素到列表。rpush key value [value …]rpush listkey c b a添加操作从左向右插入元素到列表。lpush key value [value …]lpush listkey c b a添加操作向某个元素前或者后插入元素linsert key before|after pivot value查找获取指定范围内的元素列表。lrange key start endlrange listkey 1 3查找获取指定索引下标的元素。lindex key indexlindex listkey -1查找获取列表长度。llen keyllen listkey删除从列表左侧弹出元素。lpop keylpop listkey删除从列表右侧弹出元素。rpop keyrpop listkey删除删除指定元素。lrem key count valuelrem listkey 4 a删除按照索引范围修剪列表。ltrim key start endltrim listkey 1 3修改修改指定索引下标的元素。lset key index newValuelset listkey 2 python阻塞操作从左至右阻塞弹出元素。blpop key [key …] timeoutblpop list:test 3阻塞操作从右至左阻塞弹出元素。brpop key [key …] timeoutbrpop list:test 3
3.4.2 内部编码 Redis 列表类型的内部编码主要有两种ziplist压缩列表和 linkedlist链表。选择合适的内部编码类型取决于列表的大小和元素的特性。
ziplist压缩列表
当列表的元素个数小于 list-max-ziplist-entries 配置默认 512 个并且列表中每个元素的值都小于 list-max-ziplist-value 配置默认 64 字节时Redis 会选用 ziplist 作为列表的内部实现来减少内存的使用。ziplist 是一种紧凑且高效的数据结构适用于存储少量元素且元素值较小的列表。
linkedlist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。linkedlist 是一种灵活的数据结构适用于存储大量元素或者元素值较大的列表。
示例演示
当元素个数较少且没有大元素时内部编码为 ziplist
bashCopy code
127.0.0.1:6379 rpush listkey e1 e2 e3
(integer) 3
127.0.0.1:6379 object encoding listkey
ziplist2.1 当元素个数超过 512 个内部编码变为 linkedlist
bashCopy code
127.0.0.1:6379 rpush listkey e4 e5 ...忽略... e512 e513
(integer) 513
127.0.0.1:6379 object encoding listkey
linkedlist2.2 或者当某个元素超过 64 字节内部编码也会变为 linkedlist
bashCopy code
127.0.0.1:6379 rpush listkey one string is bigger than 64 byte...............
.................
(integer) 4
127.0.0.1:6379 object encoding listkey
linkedlist3.4.3 应用场景
1. 消息队列
消息队列常用于解耦系统组件实现异步通信和削峰填谷等功能。在 Redis 中可以使用 lpush 和 brpop 命令组合来实现阻塞队列
生产者客户端使用 lpush 从列表左侧插入元素。多个消费者客户端使用 brpop 命令阻塞式地获取列表尾部的元素。
这样设计可以保证消费的负载均衡和高可用性。
2. 文章列表 文章列表通常需要按照一定的规则进行排序和分页展示。在 Redis 中可以使用列表存储每个用户的文章列表并进行分页展示
每篇文章使用哈希结构存储例如每篇文章有标题、时间戳和内容等属性。
hmset article:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxx
hmset article:k title yy timestamp 1476512536 content yyyy向用户文章列表添加文章使用 lpush 将文章 ID 插入用户文章列表的左侧。
lpush user:1:articles article:1 article3 ...
lpush user:k:articles article:5 ...分页获取用户文章列表使用 lrange 命令按照索引范围获取指定用户的文章列表然后根据文章 ID 获取文章内容。
articles lrange user:1:articles 0 9
for article in articleshgetall article开发提示
在使用列表时可以根据以下口诀选择合适的操作组合
lpush lpop 栈Stacklpush rpop 队列Queuelpush ltrim 有限集合Capped Collectionlpush brpop 消息队列Message Queue
3.5 Set 集合
3.5.1 命令
操作命令返回值添加元素sadd key element [element …]成功添加的元素个数删除元素srem key element [element …]成功删除的元素个数计算元素个数scard key集合中元素的数量判断元素是否在集合中sismember key element1存在或 0不存在随机返回指定个数的元素srandmember key [count]随机元素或元素数组从集合中随机弹出元素spop key被弹出的元素获取所有元素smembers key集合中的所有元素求多个集合的交集sinter key [key …]交集元素的数组求多个集合的并集sunion key [key …]并集元素的数组求多个集合的差集sdiff key [key …]差集元素的数组保存交集、并集、差集的结果sinterstore destination key [key …]保存结果的集合的元素个数sunionstore destination key [key …]保存结果的集合的元素个数sdiffstore destination key [key …]保存结果的集合的元素个数
3.5.2 内部编码
intset整数集合当集合中的元素都是整数且元素个数小于 set-maxintset-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。hashtable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。
示例
当元素个数较少且都为整数时内部编码为intset
rubyCopy code
127.0.0.1:6379 sadd setkey 1 2 3 4 (integer) 4
127.0.0.1:6379 object encoding setkey intset当元素个数超过512个内部编码变为hashtable
rubyCopy code
127.0.0.1:6379 sadd setkey 1 2 3 4 5 6 ... 512 513 (integer) 509
127.0.0.1:6379 scard setkey (integer) 513
127.0.0.1:6379 object encoding listkey hashtable当某个元素不为整数时内部编码也会变为hashtable
rubyCopy code
127.0.0.1:6379 sadd setkey a (integer) 1
127.0.0.1:6379 object encoding setkey hashtable3.5.3 应用场景
用户的兴趣可以被表示为一组标签例如一个用户可能对娱乐、体育感兴趣而另一个用户可能对历史、新闻感兴趣。以下是使用集合类型实现标签功能的一些功能
给用户添加标签
sadd user:1:tags tag1 tag2 tag5
sadd user:2:tags tag2 tag3 tag5
sadd user:k:tags tag1 tag2 tag4给标签添加用户
sqlCopy code
sadd tag1:users user:1 user:3
sadd tag2:users user:1 user:2 user:3
sadd tagk:users user:1 user:2删除用户下的标签
srem user:1:tags tag1 tag5删除标签下的用户
bashCopy code
srem tag1:users user:1
srem tag5:users user:1计算用户共同感兴趣的标签
rubyCopy code
sinter user:1:tags user:2:tags在开发中需要注意以下几点
用户和标签的关系维护应该在一个事务内执行以防止部分命令失败造成数据不一致。计算用户共同感兴趣的标签可以使用 sinter 命令。
3.6 Zset 有序集合
3.6.1 命令
命令描述时间复杂度zadd key score member [score member …]添加成员及其分数到有序集合O(log(N))zcard key获取有序集合的成员个数O(1)zscore key member获取成员的分数O(1)zrank key member获取成员的排名升序O(log(N))zrevrank key member获取成员的排名降序O(log(N))zrem key member [member …]删除成员O(log(N)M)zincrby key increment member增加成员的分数O(log(N))zrange key start end [withscores]返回指定排名范围的成员升序O(log(N)M)zrevrange key start end [withscores]返回指定排名范围的成员降序O(log(N)M)zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]返回指定分数范围的成员升序O(log(N)M)zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset count]返回指定分数范围的成员降序O(log(N)M)zcount key min max返回指定分数范围内的成员个数O(log(N))zremrangebyrank key start end删除指定排名范围的成员O(log(N)M)zremrangebyscore key min max删除指定分数范围的成员O(log(N)M)zinterstore destination numkeys key [key …] [weights weight [weight …]] [aggregate summinmax]zunionstore destination numkeys key [key …] [weights weight [weight …]] [aggregate summinmax]
其中N 表示有序集合的基数即成员的个数M 表示返回结果的基数。
3.6.2 内部编码
有序集合类型的内部编码有两种ziplist压缩列表和skiplist跳跃表。
Ziplist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。Skiplist跳跃表当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的读写效率会下降。
以下是示例说明
当元素个数较少且每个元素较小时内部编码为skiplist。
127.0.0.1:6379 zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3 (integer) 3
127.0.0.1:6379 object encoding zsetkey ziplist当元素个数超过128个时内部编码变为ziplist。
127.0.0.1:6379 zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3 12 e4 ...忽略... 84 e129 (integer) 129
127.0.0.1:6379 object encoding zsetkey skiplist当某个元素大于64字节时内部编码也会变为hashtable。
127.0.0.1:6379 zadd zsetkey 20 one string is bigger than 64 byte............. (integer) 1
127.0.0.1:6379 object encoding zsetkey skiplist3.6.3 应用场景
添加用户赞数
用户上传视频后根据获得的赞数将用户添加到相应日期的排行榜中。可以使用有序集合的zadd和zincrby功能。例如用户mike上传了一个视频并获得了3个赞
zadd user:ranking:2016_03_15 mike 3如果之后再获得一个赞
zincrby user:ranking:2016_03_15 mike 1取消用户赞数
当用户注销或发生其他需要将用户从排行榜中删除的情况时可以使用zrem命令删除用户。例如删除用户mike
zrem user:ranking:2016_03_15 mike展示获取赞数最多的十个用户
使用zrevrange命令可以获取指定日期排行榜中获取赞数最多的前十个用户的信息
zrevrange user:ranking:2016_03_15 0 9展示用户信息以及用户分数
可以将用户的详细信息保存在哈希类型中并通过hgetall命令获取用户信息。同时可以使用zscore和zrank命令获取用户在排行榜中的分数和排名
hgetall user:info:tom
zscore user:ranking:2016_03_15 mike
zrank user:ranking:2016_03_15 mike以上功能实现了一个基本的排行榜系统用户可以根据赞数排行查看排名前十的用户并查看每个用户的详细信息以及其在排行榜中的分数和排名。
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