为什么redis中提供hash数据类型？

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-02-27 03:20 347阅读 0赞

\#\#Redis数据类型  
 最为常用的数据类型主要有五种：String, Hash, List, Set和SortedSet. redis内部使用一个redisObject对象来表示所有的key和value。redisObject最主要的信息如下图所示：  
这里写图片描述  
![在这里插入图片描述][20160412141922814]

type代表一个value对象具体是何种数据类型，encoding是不同数据类型在redis内部的存储方式，比如：type=string代表value存储的是一个普通字符串，那么对应的encoding可以是raw或者是int，如果是int则代表实际redis内部是按数值类型存储和表示这个字符串的，当然前提是这个字符串本身可以用数值表示。  
 这里需要特殊说明下vm字段，只有打开了redis的虚拟内存功能，此字段才会真真的分配内存，该功能默认是关闭的。vm的功能我们在稍后讨论，通过上图可以发现redis使用redisObject来表示所有的key-value数据是比较浪费内存的，当然这些内存管理的成本的付出也是为了给redis不同数据类型提供一个统一的管理接口，实际作者也提供了许多方法帮助我们尽量节省内存使用。这个也在稍后探讨。下面我们先来逐一分析下这五种数据类型的使用和内部实现方式。

\#\#\#String  
常用命令：set,get,decr,incr, mset, mget等。  
应用场景：String是最常用的一种数据类型，普通的key-value存储都可以归为此类。  
实现方式：String在redis内部存储默认就是一个字符串，被redisObject所引用,当遇到incr,decr等操作时，会转成数值型进行计算，此时redisObject的encoding字段为int。

\#\#\#Hash  
常用命令： hmset, hmget, hdel, hlen等。  
应用场景  
 我们简单举个实例来描述下Hash的应用场景，比如我们要存储一个用户信息对象数据，包含以下信息：  
 用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息，如果用普通的key/value结构来存储，主要有以下2种存储方式：  
这里写图片描述  
 第一种方式将用户ID作为查找key,把其他信息封装成一个对象以序列化的方式存储，这种方式的缺点是，**增加了序列化/反序列化的开销，并且在需要修改其中一项信息时，需要把整个对象取回，并且修改操作需要对并发进行保护，引入CAS等复杂问题。**  
![在这里插入图片描述][20190326175419552.png]

第二种方法是这个**用户信息对象有多少成员就存成多少个key-value对儿，用用户ID+对应属性的名称作为唯一标识来取得对应属性的值，虽然省去了序列化开销和并发问题，但是用户ID为重复存储，如果存在大量这样的数据，内存浪费还是非常可观的。**  
 也容易造成存储的对象多了，对象的属性又比较多，很容易造成redis管理的key的数据量暴增。  
   
 那么Redis提供的Hash很好的解决了这个问题，Redis的Hash实际是内部存储的Value为一个HashMap，并提供了直接存取这个Map成员的接口，如下图：  
![在这里插入图片描述][20160412141944397]  
 也就是说，Key仍然是用户ID, value是一个Map，这个Map的key是成员的属性名，value是属性值，这样对数据的修改和存取都可以直接通过其内部Map的Key(Redis里称内部Map的key为field), 也就是通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了，**既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题。很好的解决了问题。**  
 这里同时需要注意，Redis提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的属性数据,但是如果内部Map的成员很多，那么涉及到遍历整个内部Map的操作，由于Redis单线程模型的缘故，这个遍历操作可能会比较耗时，而另其它客户端的请求完全不响应，这点需要格外注意。  
 实现方式：上面已经说到Redis Hash对应Value内部实际就是一个**HashMap**，实际这里会有2种不同实现，***这个Hash的成员比较少时Redis为了节省内存会采用类似一维数组的方式来紧凑存储，而不会采用真正的HashMap结构，对应的value redisObject的encoding为zipmap,当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。***

\#\#\#List  
常用命令： lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。  
应用场景： Redis list的应用场景非常多，也是Redis最重要的数据结构之一，比如twitter的关注列表，粉丝列表等都可以用Redis的list结构来实现，比较好理解，这里不再重复。  
实现方式：Redis list的实现为一个双向链表，即可以支持反向查找和遍历，更方便操作，不过带来了部分额外的内存开销，Redis内部的很多实现，包括发送缓冲队列等也都是用的这个数据结构。

\#\#\#Set  
常用命令：sadd,spop,smembers,sunion 等。  
应用场景：Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。  
实现方式：set 的内部实现是一个 value永远为null的HashMap（ps:这点和java中set的实现基本相同），实际就是通过计算hash的方式来快速排重的，这也是set能提供判断一个成员是否在集合内的原因。

\#\#\#Sorted Set  
常用命令：zadd,zrange,zrem,zcard等.  
使用场景：Redis sorted set的使用场景与set类似，区别是set不是自动有序的，而sorted set可以通过用户额外提供一个优先级(score)的参数来为成员排序，并且是插入有序的，即自动排序。当你需要一个有序的并且不重复的集合列表，那么可以选择sorted set数据结构，比如twitter 的public timeline可以以发表时间作为score来存储，这样获取时就是自动按时间排好序的。  
实现方式：Redis sorted set的内部使用HashMap和跳跃表(SkipList)来保证数据的存储和有序，HashMap里放的是成员到score的映射，而跳跃表里存放的是所有的成员，排序依据是HashMap里存的score,使用跳跃表的结构可以获得比较高的查找效率，并且在实现上比较简单。

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