Redis五种数据类型--常用命令与应用场景

最新推荐文章于 2024-08-15 14:59:07 发布

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#redis #java #redis应用场景 #redis命令

全面解析Redis的五大核心数据类型，深入探讨String、Hash、List、Set、ZSet的应用场景与实战技巧，涵盖分布式锁、数据备份、事务处理等高级功能。

redis命令参考中文使用手册: http://redisdoc.com/

redis应用场景与特点:

内存数据库，速度快，也支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
支持事务

Redis的优势：

性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作合并后的原子性执行。（事务）
丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

Redis与其他key-value存储有什么不同？

Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。
Redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，因为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是，相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。

一、五大数据类型

String 字符串

String类型是包含很多种类型的特殊类型，并且是二进制安全的。比如序列化的对象进行储存，比如一张图片进行二进制储存，比如一个简单的字符串数值等等。
Hash 散列

Hash类型是String类型的filed和value的映射表，或者说是一个String的结合，他特别适合存储对象。相比较而言把一个对象存储在Hash类型中要比直接存储在String中更加节省空间。并方便存储整个对象，Hash类型也是我们工作中最常用的一种。
List 列表

List类型是一个链表结构的集合，其主要功能有push，pop获取元素等等。更详细的说List类型是一个双端链表结构，我们可以通过相关操作进行集合的头部或者尾部添加删除元素。List的设计非常简单精巧，既可以作为栈又可以作为队列。满足绝大多数要求。
Set 集合

set集合是String类型的无序集合，set是通过hashtable实现的，对集合我们可以取交集，并集，差集。
ZSet 有序结合

Zset是在set的基础上做了一个有序的调整。

二、常用命令

① String 字符串

1.1 String常用操作

在这里插入图片描述

1.2 String完整API

序号	命令及描述
1	SET key value 设置指定 key 的值
2	GET key 获取指定 key 的值。
3	GETRANGE key start end 返回 key 中字符串值的子字符
4	GETSET key value 将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值(old value)。
5	GETBIT key offset 对 key 所储存的字符串值，获取指定偏移量上的位(bit)。
6	MGET key1 [key2…] 获取所有(一个或多个)给定 key 的值。
7	SETBIT key offset value 对 key 所储存的字符串值，设置或清除指定偏移量上的位(bit)。
8	SETEX key seconds value 将值 value 关联到 key ，并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。
9	SETNX key value 只有在 key 不存在时设置 key 的值。
10	SETRANGE key offset value 用 value 参数覆写给定 key 所储存的字符串值，从偏移量 offset 开始。
11	STRLEN key 返回 key 所储存的字符串值的长度。
12	MSET key value [key value …] 同时设置一个或多个 key-value 对。
13	MSETNX key value [key value …] 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。
14	PSETEX key milliseconds value 这个命令和 SETEX 命令相似，但它以毫秒为单位设置 key 的生存时间，而不是像 SETEX 命令那样，以秒为单位。
15	INCR key 将 key 中储存的数字值增一。
16	INCRBY key increment 将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment）。
17	INCRBYFLOAT key increment 将 key 所储存的值加上给定的浮点增量值（increment）。
18	DECR key 将 key 中储存的数字值减一。
19	DECRBY key decrement key 所储存的值减去给定的减量值（decrement）。
20	APPEND key value 如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将指定的 value 追加到该 key 原来值（value）的末尾。

1.3 String 应用场景

1.3.1 String 应用场景(一)

redis-String应用场景一

1.3.2 String 应用场景(二)

redis-String应用场景二

1.4 测试模拟Demo源码

redis实现分布式锁

源码地址 : github: https://github.com/leileikeke/redis_demo

会有一些不完善高并发下存在bug
想要写一个完美的分布式锁是需要根据具体情况具体分析很容易写错目前会有一些分布式锁框架后面会讲到例如:Redisson
本demo只讨论redis实现分布式锁的基本原理

基本逻辑: 设置锁的id: lockKey 每次请求进来后尝试去加锁业务执行完成后 finally{}块释放锁
- 问题一 : 业务非正常退出 (被kill掉后等) 锁无法释放产生死锁
- 解决方法: 设置超时时间(30s是一个比较科学的时间), 时间到了会自动释放锁不影响其它请求
- 问题二: 第一个业务未结束第二个业务进来了例如: 第一个请求运行了45s才结束第30s的时候请求二进来了并且上了自己的锁然后程序一结束把程序二的锁给删掉了然后请求三进来了 …锁就失效了
- 解决方法: 在finally{}代码块中加判断条件: 判断如果当前的锁是当前客户端加的锁就删除锁
通常情况下可以在一个请求运行时,开一个定时器任务线程, 每隔1/3 * 30s 时间重置锁的时间本文不讨论

	/**
     * 模拟分布式情境下的抢购
     *
     * @return
     */
    @RequestMapping("/deduct_stock")
    public String deductStock() {
        String lockKey = "product_001";
        String clientId = UUID.randomUUID().toString();
        try {
            // setIfAbsent相当于setnx(key,value): 只有在 key 不存在时设置 key 的值。存在则不设置并且返回false
            // API 提供了超时时间的设置
            Boolean result = stringRedisTemplate
                    .opsForValue()
                    .setIfAbsent(lockKey, clientId, 30, TimeUnit.SECONDS);

            if (!result) {
                return "error,繁忙,请稍后再试";
            }
            // 业务开始 start...
            // 查看当前库存
            int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
            // 判断
            if (stock > 0) {
                int reslStock = stock - 1;
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", reslStock + "");
                System.out.println("扣减成功,剩余库存: " + reslStock + "");
            } else {
                System.out.println("库存不足");
            }
            // 业务结束 end
        } finally {
            // 判断如果当前的锁是当前客户端加的锁就删除锁
            if (stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockKey).equals(clientId)) {
                stringRedisTemplate.delete(lockKey);
            }
        }
        return "end";
    }

Redisson简单使用

推荐一篇文章: SpringBoot之使用Redisson实现分布式锁（秒杀系统）我的redisson基本参考这篇文章
这里引用知乎网友的图画的非常好 (侵权必删)
一、单体情况下
二、分布式情况下

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    /**
     * Redisson的简单使用
     *
     * @return
     */
    @RequestMapping("/deduct_stock1")
    public String deductStock1() {
        String lockKey = "product_001";
        // ①获取锁对象
        RLock redisLock = redissonClient.getLock(lockKey);
        try {
            // ②加锁 原理: 往redis中写入  并且实现一个'续命'逻辑  30*1/3 = 10s 重置锁的时间
            redisLock.lock(30, TimeUnit.SECONDS);
            // 业务开始 start...
            // 查看当前库存
            int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
            // 判断
            if (stock > 0) {
                int reslStock = stock - 1;
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", reslStock + "");
                System.out.println("扣减成功,剩余库存: " + reslStock + "");
            } else {
                System.out.println("库存不足");
            }
            // 业务结束 end
        } finally {
            // ③释放锁
            redisLock.unlock();
        }
        return "end";
    }

② Hash 散列

2.1 Hash结构优缺点

Hash结构优缺点

2.2 Hash常用操作

Hash常用操作

2.3 Hash完整API

序号	命令及描述
1	[HDEL key field1 field2] 删除一个或多个哈希表字段
2	HEXISTS key field 查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在。
3	HGET key field 获取存储在哈希表中指定字段的值。
4	HGETALL key 获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值
5	HINCRBY key field increment 为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 increment 。
6	HINCRBYFLOAT key field increment 为哈希表 key 中的指定字段的浮点数值加上增量 increment 。
7	HKEYS key 获取所有哈希表中的字段
8	HLEN key 获取哈希表中字段的数量
9	[HMGET key field1 field2] 获取所有给定字段的值
10	[HMSET key field1 value1 field2 value2 ] 同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中。
11	HSET key field value 将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value 。
12	HSETNX key field value 只有在字段 field 不存在时，设置哈希表字段的值。
13	HVALS key 获取哈希表中所有值
14	HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代哈希表中的键值对。

2.4 Hash应用场景

2.4.1 Hash应用场景(一)

Redis-Hash应用场景一

2.4.2 Hash应用场景(二)

Hash应用场景(二)

2.5 测试模拟Demo源码

待更新…

③ List 列表

3.1 List常用操作

Redis-List常用操作

3.2 List完整API

序号	命令及描述
1	[BLPOP key1 key2 ] timeout 移出并获取列表的第一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
2	[BRPOP key1 key2 ] timeout 移出并获取列表的最后一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
3	BRPOPLPUSH source destination timeout 从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它；如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
4	LINDEX key index 通过索引获取列表中的元素
5	LINSERT key BEFORE\|AFTER pivot value 在列表的元素前或者后插入元素
6	LLEN key 获取列表长度
7	LPOP key 移出并获取列表的第一个元素
8	[LPUSH key value1 value2] 将一个或多个值插入到列表头部
9	LPUSHX key value 将一个值插入到已存在的列表头部
10	LRANGE key start stop 获取列表指定范围内的元素
11	LREM key count value 移除列表元素
12	LSET key index value 通过索引设置列表元素的值
13	LTRIM key start stop 对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除。
14	RPOP key 移除列表的最后一个元素，返回值为移除的元素。
15	RPOPLPUSH source destination 移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回
16	[RPUSH key value1 value2] 在列表中添加一个或多个值
17	RPUSHX key value 为已存在的列表添加值

3.3 List应用场景

3.3.1 List应用场景（一）

Redis-List应用场景

3.3.2 List应用场景（二）

Redis-List应用场景(二)

3.3.3 List应用场景（三）

Redis-List应用场景(三)

3.4 测试模拟Demo源码

待更新…

④ Set 集合

4.1 Set常用操作

Redis-Set常用操作

4.2 Set完整API

序号	命令及描述
1	[SADD key member1 member2] 向集合添加一个或多个成员
2	SCARD key 获取集合的成员数
3	[SDIFF key1 key2] 返回给定所有集合的差集
4	[SDIFFSTORE destination key1 key2] 返回给定所有集合的差集并存储在 destination 中
5	[SINTER key1 key2] 返回给定所有集合的交集
6	[SINTERSTORE destination key1 key2] 返回给定所有集合的交集并存储在 destination 中
7	SISMEMBER key member 判断 member 元素是否是集合 key 的成员
8	SMEMBERS key 返回集合中的所有成员
9	SMOVE source destination member 将 member 元素从 source 集合移动到 destination 集合
10	SPOP key 移除并返回集合中的一个随机元素
11	[SRANDMEMBER key count] 返回集合中一个或多个随机数
12	[SREM key member1 member2] 移除集合中一个或多个成员
13	[SUNION key1 key2] 返回所有给定集合的并集
14	[SUNIONSTORE destination key1 key2] 所有给定集合的并集存储在 destination 集合中
15	[SSCAN key cursor MATCH pattern] [COUNT count] 迭代集合中的元素

4.3 Set应用场景

4.3.1 Set应用场景（一）

Redis-Set应用场景一

4.3.2 Set应用场景（二）

Redis-Set应用场景(二)

4.3.3 Set应用场景（三）

Redis-Set应用场景(三)

4.3.4 Set应用场景（四）

Redis-Set应用场景(四)

4.4 测试模拟Demo源码

待更新…

⑤ ZSet 有序集合

5.1 ZSet常操作

Redis-ZSet常用操作

5.2 ZSet完整API

序号	命令及描述
1	[ZADD key score1 member1 score2 member2] 向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数
2	ZCARD key 获取有序集合的成员数
3	ZCOUNT key min max 计算在有序集合中指定区间分数的成员数
4	ZINCRBY key increment member 有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
5	[ZINTERSTORE destination numkeys key key …] 计算给定的一个或多个有序集的交集并将结果集存储在新的有序集合 key 中
6	ZLEXCOUNT key min max 在有序集合中计算指定字典区间内成员数量
7	[ZRANGE key start stop WITHSCORES] 通过索引区间返回有序集合指定区间内的成员
8	[ZRANGEBYLEX key min max LIMIT offset count] 通过字典区间返回有序集合的成员
9	[ZRANGEBYSCORE key min max WITHSCORES] [LIMIT] 通过分数返回有序集合指定区间内的成员
10	ZRANK key member 返回有序集合中指定成员的索引
11	[ZREM key member member …] 移除有序集合中的一个或多个成员
12	ZREMRANGEBYLEX key min max 移除有序集合中给定的字典区间的所有成员
13	ZREMRANGEBYRANK key start stop 移除有序集合中给定的排名区间的所有成员
14	ZREMRANGEBYSCORE key min max 移除有序集合中给定的分数区间的所有成员
15	[ZREVRANGE key start stop WITHSCORES] 返回有序集中指定区间内的成员，通过索引，分数从高到低
16	[ZREVRANGEBYSCORE key max min WITHSCORES] 返回有序集中指定分数区间内的成员，分数从高到低排序
17	ZREVRANK key member 返回有序集合中指定成员的排名，有序集成员按分数值递减(从大到小)排序
18	ZSCORE key member 返回有序集中，成员的分数值
19	[ZUNIONSTORE destination numkeys key key …] 计算给定的一个或多个有序集的并集，并存储在新的 key 中
20	[ZSCAN key cursor MATCH pattern] [COUNT count] 迭代有序集合中的元素（包括元素成员和元素分值）