Redis：Hash 类型 内部实现、命令及应用场景

Hash（哈希）类型是一种键值对key-value的集合，其中每个键值对被称为一个字段（field）和值（value），可以将其看作是一个微型的数据库，它以高效的方式存储和操作多个相关的数据项。

内部实现

压缩列表（ziplist）

• 结构：这是一种紧凑的连续内存块结构。它将 Hash 中的键值对依次存储，每个节点包含前一个节点的长度、当前节点的长度和节点值。在内存中键和值交替存放。
• 适用场景：适用于存储元素较少且键值对长度较短的 Hash。当 Hash 对象的键值对数量较少，且键和值的长度都比较小时，使用压缩列表可以节省大量内存。
• 优点：内存利用率高，避免了指针带来的额外开销。
• 缺点：是插入和删除操作可能需要移动大量数据，时间复杂度为 O (n)，在元素较多时性能会下降。

在Redis7.0中，压缩列表数据结构已经废弃，交由listpack数据结构来实现了。

紧凑列表（Listpack）

• 结构：一种改进型压缩列表。它同样是连续内存块结构，每个节点包含自身长度和数据内容，但去除了压缩列表中记录前一个节点长度的字段，使结构更加紧凑。
• 适用场景：用于替代压缩列表，在存储小数据量的 Hash 时能提供更好的性能和内存使用效率。
• 优点：优点是内存使用更高效，插入和删除操作的性能有所提升。
• 缺点：相较于哈希表，在处理大规模数据时，整体操作性能可能稍逊一筹。

哈希表（hashtable）

• 结构：采用数组和链表（或红黑树）结合的方式。数组中的每个元素是一个桶，当多个键值对的哈希值冲突时，它们会以链表或红黑树的形式存储在同一个桶中。当链表长度超过一定阈值，链表会转换为红黑树。
• 适用场景：适合存储大量元素的 Hash。无论 Hash 中的元素数量多少，哈希表都能提供较为稳定的查找、插入和删除操作性能。
• 优点：优点是查找、插入和删除操作的平均时间复杂度为 O (1)，能高效处理大数据量。
• 缺点：需要额外的内存来存储指针和维护哈希表结构，当元素较少时，内存开销相对较大。

常用命令

添加

HSET / HMSET

hset/hmset key field value [field value ...]

• 设置hash中指定字段field和值value，若字段为新增返回 1，若更新已有字段值则返回 0。

查找

HGET

hget key field

• 获取key对应field的键值，若字段存在则返回其值，不存在则返回 nil。

HMGET

hget key field [field ...]

• 获取hash中多个字段的值，若字段存在则返回对应值，不存在则返回 nil，返回值按请求字段顺序排列。

HEXISTS

hexists key field

• 检查指定hash键中是否存在指定field，若存在返回 1，不存在则返回 0。

HVALS

hvals key

• 获取hash中的所有value。

HGETALL

hgetall key

• 获取hash中所有的field和value。

HLEN

hlen key

• 获取hash中所有字段的数量。

删除

HDEL

hdel key field [field ...]

• 删除 hash 中的filed字段，返回成功删除的字段数量。

修改

HINCRBY

hincrby key field increment

• 把hash的指定的field对应的value增加指定值。

HINCRBYFLOAT

hincrbyfloat key field increment

• 把hash的指定的field对应的value增加指定浮点值。

应用场景

缓存数据：在 Web 应用程序中，经常需要缓存用户的相关信息，如用户名、密码、邮箱、头像等。可以使用用户 ID 作为 Hash 的键，将用户的各项信息作为字段和值存储在 Hash 中。这样，在需要获取用户信息时，只需通过一次 Redis 查询即可获取到所有相关信息，大大提高了查询效率。

购物车功能：在电商网站中，购物车是一个常见的功能。需要存储用户添加到购物车中的商品信息，包括商品 ID、数量、价格等。以用户 ID 为键，每个商品的信息作为一个字段值对存储在 Hash 中。可以使用商品 ID 作为字段名，商品的数量和价格等信息作为值。这样，在用户浏览购物车或结算时，可以快速获取到购物车中的商品信息。