一文搞定Redis五大数据类型及使用场景

2020 年 11 月 25 日 CSDN

作者 | 周明尧

来源 | Java旅途（ID：Javatrip）

头图 | CSDN 下载自东方IC

Redis 是一种基于键值对的NoSQL数据库，它的值主要由string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合），zset（有序集合）五种基本数据结构构成，除此之外还支持一些其他的数据结构和算法。key都是由字符串构成的，那么这五种数据结构的使用场景有哪些？一起来看看！

字符串

字符串类型是Redis最基础的数据结构，字符串类型可以是JSON、XML甚至是二进制的图片等数据，但是最大值不能超过512MB。

1.1 内部编码

Redis会根据当前值的类型和长度决定使用哪种内部编码来实现。

字符串类型的内部编码有3种：

int：8个字节的长整型。
embstr：小于等于39个字节的字符串。
raw：大于39个字节的字符串。

1.2 使用场景

1.2.1 缓存

在web服务中，使用MySQL作为数据库，Redis作为缓存。由于Redis具有支撑高并发的特性，通常能起到加速读写和降低后端压力的作用。web端的大多数请求都是从Redis中获取的数据，如果Redis中没有需要的数据，则会从MySQL中去获取，并将获取到的数据写入redis。

1.2.2 计数

Redis中有一个字符串相关的命令incr key，incr命令对值做自增操作，返回结果分为以下三种情况：

值不是整数，返回错误
值是整数，返回自增后的结果
key不存在，默认键为0，返回1

比如文章的阅读量，视频的播放量等等都会使用redis来计数，每播放一次，对应的播放量就会加1，同时将这些数据异步存储到数据库中达到持久化的目的。

1.2.3 共享Session

在分布式系统中，用户的每次请求会访问到不同的服务器，这就会导致session不同步的问题，假如一个用来获取用户信息的请求落在A服务器上，获取到用户信息后存入session。下一个请求落在B服务器上，想要从session中获取用户信息就不能正常获取了，因为用户信息的session在服务器A上，为了解决这个问题，使用redis集中管理这些session，将session存入redis，使用的时候直接从redis中获取就可以了。

1.2.4 限速

为了安全考虑，有些网站会对IP进行限制，限制同一IP在一定时间内访问次数不能超过n次。

哈希

Redis中，哈希类型是指一个键值对的存储结构。

2.1 内部编码

哈希类型的内部编码有两种：

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）同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64字节）时使用。ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以比hashtable更加节省内存。
hashtable（哈希表）：当ziplist不能满足要求时，会使用hashtable。

2.2 使用场景

由于hash类型存储的是一个键值对，比如数据库有以下一个用户表结构

id	name	age
1	Java旅途	18

将以上信息存入redis，用表明:id作为key，用户属性作为值：

hset user:1 name Java旅途 age 18

使用哈希存储会比字符串更加方便直观

列表

列表类型用来存储多个有序的字符串，一个列表最多可以存储2^32-1个元素，列表的两端都可以插入和弹出元素。

3.1 内部编码

列表的内部编码有两种：

ziplist（压缩列表）：当哈希类型元素个数小于list-max-ziplist-entries配置（默认512个）同时所有值都小于list-max-ziplist-value配置（默认64字节）时使用。ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以比hashtable更加节省内存。
linkedlist（链表）：当ziplist不能满足要求时，会使用linkedlist。

3.2 使用场景

3.2.1 消息队列

列表用来存储多个有序的字符串，既然是有序的，那么就满足消息队列的特点。使用lpush+rpop或者rpush+lpop实现消息队列。除此之外，redis支持阻塞操作，在弹出元素的时候使用阻塞命令来实现阻塞队列。

3.2.2 栈

由于列表存储的是有序字符串，满足队列的特点，也就能满足栈先进后出的特点，使用lpush+lpop或者rpush+rpop实现栈。

3.2.3 文章列表

因为列表的元素不但是有序的，而且还支持按照索引范围获取元素。因此我们可以使用命令lrange key 0 9分页获取文章列表

集合

集合类型也可以保存多个字符串元素，与列表不同的是，集合中不允许有重复元素并且集合中的元素是无序的。一个集合最多可以存储2^32-1个元素。

4.1 内部编码

集合类型的内部编码有两种：

intset（整数集合）：当集合中的元素都是整数且元素个数小于set-max-intset-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intset不能满足要求时，会使用hashtable。

4.2 使用场景

4.2.1 用户标签

例如一个用户对篮球、足球感兴趣，另一个用户对橄榄球、乒乓球感兴趣，这些兴趣点就是一个标签。有了这些数据就可以得到喜欢同一个标签的人，以及用户的共同感兴趣的标签。给用户打标签的时候需要①给用户打标签，②给标签加用户，需要给这两个操作增加事务。

给用户打标签

   
   
     
    
    
      
     
     
       
    
    
      
    
    
      sadd user:1:tags tag1 tag2

给标签添加用户

   
   
     
    
    
      
     
     
       
     
     
       
     
     
       
    
    
      
    
    
      sadd tag1:users user:1
sadd tag2:users user:1

使用交集（sinter）求两个user的共同标签

   
   
     
    
    
      
     
     
       
    
    
      
    
    
      sinter user:1:tags user:2:tags

4.2.2 抽奖功能

集合有两个命令支持获取随机数，分别是：

随机获取count个元素，集合元素个数不变

srandmember key [count]

随机弹出count个元素，元素从集合弹出，集合元素个数改变

spop key [count]

用户点击抽奖按钮，参数抽奖，将用户编号放入集合，然后抽奖，分别抽一等奖、二等奖，如果已经抽中一等奖的用户不能参数抽二等奖则使用spop，反之使用srandmember。

有序集合

有序集合和集合一样，不能有重复元素。但是可以排序，它给每个元素设置一个score作为排序的依据。最多可以存储2^32-1个元素。

5.1 内部编码

有序集合类型的内部编码有两种：

ziplist（压缩列表）：当有序集合的元素个数小于list-max-ziplist-entries配置（默认128个）同时所有值都小于list-max-ziplist-value配置（默认64字节）时使用。ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，更加节省内存。
skiplist（跳跃表）：当不满足ziplist的要求时，会使用skiplist。

5.2 使用场景

5.2.1 排行榜

用户发布了n篇文章，其他人看到文章后给喜欢的文章点赞，使用score来记录点赞数，有序集合会根据score排行。流程如下

用户发布一篇文章，初始点赞数为0，即score为0

   
   
     
    
    
      
     
     
       
    
    
      
    
    
      zadd user:article 0 a

有人给文章a点赞，递增1

   
   
     
    
    
      
     
     
       
    
    
      
    
    
      zincrby user:article 1 a

查询点赞前三篇文章

   
   
     
    
    
      
     
     
       
    
    
      
    
    
      zrevrangebyscore user:article 0 2

查询点赞后三篇文章

   
   
     
    
    
      
     
     
       
    
    
      
    
    
      zrangebyscore user:article 0 2

5.2.2 延迟消息队列

下单系统，下单后需要在15分钟内进行支付，如果15分钟未支付则自动取消订单。将下单后的十五分钟后时间作为score，订单作为value存入redis，消费者轮询去消费，如果消费的大于等于这笔记录的score，则将这笔记录移除队列，取消订单。

总结

在开发中，字符串类型是用的最多的数据类型，导致我们忽视了redis的其他四种数据类型，在具体场景下选择具体的数据类型对提升redis性能有非常大的帮助。redis虽然支持消息队列的实现，但是并不支持ack。所以redis实现的消息队列不能保证消息的可靠性，除非自己实现消息确认机制，不过这非常麻烦，所以如果是重要的消息还是推荐使用专门的消息队列去做。

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