Redis核心数据结构实战

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概述

  Redis有五种核心数据结构：

1. String：标准的 key-value 结构：key -> value
2. Hash：key -> field1:value1, field2:value2，类似双层 Map
3. List：key -> 有序列表 [v1, v2, v3, …]
4. Set：key -> 无序、不重复元素集合 {v1, v2, v3}
5. Zset：也称为sorted_set，key -> (member, score) 的集合，自动按 score 排序

一、String运用场景

  String通常是项目中运用最多的场景，通常可用于单值缓存，对象缓存，计数器，生成ID序列等场景：

1.1、单值缓存

  可运用于邮件验证码，短信验证码等临时信息的存储，这类数据的生命周期较短，没有必要存储在数据库中，在设置键时，通常是业务名称:用户手机号/邮箱这样的格式。

phone:[phone]
email:[e-mail]

1.2、对象缓存

  对象缓存和单值缓存的区别在于，对象缓存的value通常是转换为JSON格式的Java对象，在存储时进行序列化，查询时进行反序列化。
  可用于缓存页面上列表的查询条件，键可以设置为业务名称:用户ID:页面上选择的查询条件

fundlist:1:查询条件1_查询条件2_查询条件3

  假设我有如下的数据:

id	name	age
1	zhagnsan	23
2	lisi	20
3	wanger	15

  可以有两种存储的方式，方式一：

• key：业务名称:用户ID
• value：该用户ID对应的name和age，在java中是转换为json字符串的。

127.0.0.1:6379> SET user:1 "name:zhangsan age:23"
OK
127.0.0.1:6379> get user:1
"name:zhangsan age:23"

  方式二，使用mset 命令：

• key：业务名称:用户ID:某个属性名
• value：该用户ID对应的属性名的属性值

127.0.0.1:6379> mset user:2:name zhangsan user:2:age 23
OK
127.0.0.1:6379> mset user:2:name lisi user:2:age 20
OK
127.0.0.1:6379> mget user:2:name
1) "lisi"

  第二种方式的粒度更小，比第一种方式更加便于修改。第一种方式，存储的对象是一个整体，如果需要修改，则经过反序列化->修改->重新序列化的过程。而第二种方式细化到了对象的某个属性，针对于属性频繁修改的场景。

1.3、计数器

  可以运用在文章阅读的计数，或者自增序列，该操作由Redis单线程保证原子性：

127.0.0.1:6379> INCR article:readcount:1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> INCR article:readcount:1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> INCR article:readcount:1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> get article:readcount:1
"3"

1.4、批量生成序号

  通过INCRBY命令获取批量序号，存入内存中进行分配使用：

127.0.0.1:6379> INCRBY orderId 1000
(integer) 1000
127.0.0.1:6379> get orderId
"1000"

二、Hash

  Hash在项目中的运用场景，可以是对象缓存，以及临时购物车功能。Hash结构不建议存储单个key的value过大的数据，否则在集群环境下会造成数据倾斜。

2.1、对象缓存

  相比较于String，Hash适合结构扁平、字段不多、经常需要单独修改或读取某个字段的场景：

127.0.0.1:6379> hset user:3 name wanger age 18
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hget user:3 name
"wanger"

2.2、临时购物车

  电商网站，销售平台的临时购物车，也可以使用Redis的Hash结构进行存储：

• key：业务名称:用户ID
  • field：商品ID
  • value：商品数量

  加入购物车：

127.0.0.1:6379> hset cart:1 1 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset cart:1 2 5
(integer) 1

  从购物车获取元素：

127.0.0.1:6379> hget cart:1 2
"5"

  增加购物车数量

127.0.0.1:6379> HINCRBY cart:1 1 1
(integer) 2

  购物车中一共有多少种类的商品

127.0.0.1:6379> HLEN cart:1
(integer) 2

  删除某一样商品

127.0.0.1:6379> hdel cart:1 1
(integer) 1

  获取购物车的所有商品

127.0.0.1:6379> HGETALL cart:1
1) "2"
2) "5"

三、List

  List结构常用于实现分布式场景下的栈，队列，阻塞队列。在社交项目中，还可以实现消息的推送和接收：

3.1、实现栈、队列、阻塞队列

  实现先进后出的栈：

127.0.0.1:6379> lpush stack a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush stack b
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush stack c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lpop stack
"c"

  实现先进先出的队列：

127.0.0.1:6379> lpush queue 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush queue 1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpop queue
"1"

  实现阻塞队列，需要设置超时时间

127.0.0.1:6379> lpush blocking_queue "1"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush blocking_queue "2"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> brpop blocking_queue 5
1) "blocking_queue"
2) "1"
127.0.0.1:6379> brpop blocking_queue 5
1) "blocking_queue"
2) "2"
127.0.0.1:6379> brpop blocking_queue 5
(nil)
(5.01s)

3.2、消息推送

  当微信公众号发送新文章时，需要推送给每一个订阅的用户：

• key：业务名称:用户ID
• value：消息ID

127.0.0.1:6379> LPUSH msg:1 1926
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LPUSH msg:1 1848
(integer) 2
127.0.0.1:6379> LRANGE msg:1 0 4
1) "1848"
2) "1926"

  客户端拿到消息ID后进行处理

四、Set

  Set在项目中可以用于抽奖、点赞，收藏，以及共同关注的场景。

4.1、抽奖

  用户在页面上点击一次抽奖，就向set集合中存放一个元素，利用set去重的特性，防止同一用户多次参与：

127.0.0.1:6379> sadd cj 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> sadd cj 1 2 3 4 5
(integer) 0

  查看抽奖的用户

127.0.0.1:6379> SMEMBERS cj
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"

  进行抽奖（SRANDMEMBER不会删除set中的元素，而SPOP会）

127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER cj 2
1) "4"
2) "5"

4.2、点赞、收藏

  点赞，收藏同样利用的是sadd、smembers等命令：

127.0.0.1:6379> sadd like:1848 1
(integer) 1

  取消点赞：

127.0.0.1:6379> SREM like:1848 1
(integer) 1

  查询用户是否点过赞

127.0.0.1:6379> sismember like:1848 1
(integer) 1

  获取点赞的用户列表：

127.0.0.1:6379> SMEMBERS like:1848 
1) "1"

  获取点赞的用户数量：

127.0.0.1:6379> SCARD like:1848
(integer) 1

4.3、集合操作

  集合操作有交集，并集，差集，首先定义三个集合：

127.0.0.1:6379> sadd set1 a b c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd set2 b c
(integer) 2
127.0.0.1:6379> sadd set3 b c d e
(integer) 4127.0.0.1:6379> SMEMBERS set1
1) "b"
2) "c"
3) "a"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS set2
1) "b"
2) "c"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS set3
1) "e"
2) "b"
3) "c"
4) "d"

  交集是求集合1和集合2共有的部分：

127.0.0.1:6379> SINTER set1 set2
1) "b"
2) "c"

  并集是求集合1和集合2所有的部分：

127.0.0.1:6379> sunion set1 set2
1) "b"
2) "a"
3) "c"

  差集返回所有存在于第一个集合，但不存在于其他一个或多个集合中的成员：

127.0.0.1:6379> sdiff set1 set2 set3
1) "a"

五、ZSet

  ZSet也称为sorted_set，继承了Set的功能之外，增加了排序的功能，可使用于项目中的排行榜功能。
  点击新闻：

127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews1
"1"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews1
"2"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews1
"3"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews1
"4"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews2
"1"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews2
"2"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250622 1 hotnews3
"1"

  展示当日排行

127.0.0.1:6379> ZREVRANGE hotnews:20250622 0 10 withscores
1) "hotnews1"
2) "4"
3) "hotnews2"
4) "2"
5) "hotnews3"
6) "1"

  展示多日榜单

127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250621 1 hotnews3
"1"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY hotnews:20250620 1 hotnews3
"1"
127.0.0.1:6379> ZREVRANGE hotnews:20250620-20250622 0 10 withscores
1) "hotnews1"
2) "4"
3) "hotnews3"
4) "3"
5) "hotnews2"
6) "2"