Redis可以做哪些事？

àì夳堔傛蜴生んèń 2021-09-18 06:16 381阅读 0赞

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！

## 一 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：

1.  int：8个字节的长整型。
2.  embstr：小于等于39个字节的字符串。
3.  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。

## 二 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

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>id</th> 
   <th>name</th> 
   <th>age</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>Java旅途</td> 
   <td>18</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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

## 三 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

## 四 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`。

## 五 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

zrevrange user:article 0 2

查询点赞后三篇文章

zrange 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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