Redis数据类型(list\set\zset)

"maybe it's why" 

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List类型 

        列表类型是⽤来存储多个有序的字符串，列表中的每个字符串称为元素（element），⼀个列表最多可以存储个2^32 - 1个元素。在Redis中，可以对列表两端插⼊（push）和弹出（pop），还可以获取指定范围的元素列表、获取指定索引下标的元素等。列表是⼀种⽐较灵活的数据结构，它可以充当栈和队列的⻆⾊，在实际开发上有很多应⽤场景。

如何理解List有序？        

        有序的意思是要根据上下文来理解，比如，有序有时候是在谈它是升序或者是降序。而List的有序则是在谈其内部元素的"顺序"，如果两个List中所含的元素、个数都是一样，但是元素内部里的顺序位置是不同的，那么这两个List不是同一个。

(1)  LPUSH\LPUSHX

        将⼀个或者多个元素从左侧放⼊（头插）到list中。

        在key存在时，将⼀个或者多个元素从左侧放⼊（头插）到list中。不存在，直接返回。 

(2) RPUSH\RPUSHX 

        将⼀个或者多个元素从右侧放⼊（尾插）到list中。

        在key存在时，将⼀个或者多个元素从右侧放⼊（尾插）到list中。尾插效果同头插差不多，这里也就不做什么演示了。

(3) LPOP\RPOP         

        从list左侧取出元素（即头删）。

        从list右侧取出元素（即尾删）。

(4) LINDEX

        获取从左数第index位置的元素。  

(5) LINSERT\LLEN

        在特定位置插⼊元素，可以携带选项<Before\After>选择插入在指定位置的后还是前。

        获取list⻓度。

(6) LREM \ LTRIM\ LSET

 

        保留指定区间，区间以外的全部删除。

        根据下标，更改元素。

(7) LRANGE 

        获取从start到end区间的所有元素，左闭右闭。

我们来谈谈越界访问?

         如果我们用LRANGE，写出如下的命令，会发生什么？

        显然，此时的end下标已经远远超过了list包含元素的个数，但是在redis的处理之中并没有报错，而是调整为获取适当范围的元素。 

(8) List与消息队列 

        因为List支持高效的头插头删、尾插尾删，所以List既可以当做一个栈，又可以当做一个队列使用。在Stream类型没有出来之前，Redis有一个典型的应用场景，就是把List作为消息队列。

BLPOP\BRPOP

        blpop和brpop是lpop和rpop的阻塞版本,和对应⾮阻塞版本的作⽤基本⼀致。

● 在列表中有元素的情况下，阻塞和⾮阻塞表现是⼀致的。但如果列表中没有元素，⾮阻塞版本会理解返回nil，但阻塞版本会根据timeout，阻塞⼀段时间，期间其余redis-cli可以执⾏其他命令，但要求执⾏该命令的客⼾端会表现为阻塞状态。

● 命令中如果设置了多个键，那么会从左向右进⾏遍历键，⼀旦有⼀个键对应的列表中可以弹出元
素，命令⽴即返回。

● 如果多个客⼾端同时多⼀个键执⾏pop，则最先执⾏命令的客⼾端会得到弹出的元素。

针对多个key进行操作:

         虽然List的这俩阻塞命令可以用来作为 “消息队列”，但它俩的功能实在有限，多少有点力不从心。  

List命令小结:

操作类型	命令	时间复杂度
添加	rpush key value [value...]	O(k),k为元素个数
	lpush key value [value...]	O(k),k为元素个数
	linsert key <before/after> pivot value	O(k),k为pivot距离头尾的距离
查找	lrange key start end	O(s+n),s为start偏移量，n为start，end的范围
	lindex key index	O(n),n是索引偏移量
	llen key	O(1)
删除	lpop\rpop key	O(1)
	lrem key count value	O(k),k为元素个数
	ltrim key start end	O(k),k为元素个数
修改	lset key index value	O(n),n是索引偏移量
阻塞操作	blpop/brpop	O(1)

 List的内部编码:

        列表类型的内部编码有两种:

• ziplist:作为列表的内部编码实现来减少内存消耗。
• linkedlist:当列表类型⽆法满⾜ziplist的条件时，Redis会使⽤linkedlist作为列表的内部实现。

        现如今，List底层的编码都是quicklist。

List使用场景

① 微博Timeline

        每个⽤⼾都有属于⾃⼰的Timeline（微博列表），现需要分⻚展⽰⽂章列表。此时可以考虑使⽤列表，因为列表不但是有序的，同时⽀持按照索引范围获取元素。
        

● 每篇微博使⽤哈希结构存储，例如微博中3个属性：title、timestamp、content：

hmset mblog:1 title xx timestamp 1476536196 content xxxxx
hmset mblog:2 title xx timestamp 1476536196 content xxxxx
......
hmset mblog:n title xx timestamp 1476536196 content xxxxx

● 向⽤⼾Timeline添加微博，user:<uid>:mblogs作为微博的键:

lpush user:1 :mblogs mblog:1 mblog:3
...
lpush user:n :mblogs mblog:1 mblog:3

● 分⻚获取⽤⼾的Timeline，例如获取⽤⼾1的前10篇微博:

keylist = lrange user:1:mblogs 0 9
for key in keylist {hgetall key
}

         

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Set集合

        集合类型也是保存多个字符串类型的元素的，但和列表类型不同的是，元素之间是⽆序且不允许重复。Redis除了⽀持集合内的增删查改操作，同时还⽀持多个集合取交集、并集、差集，合理地使⽤好集合类型，能在实际开发中解决很多问题。
 

(1) SADD\SMEMBERS\SISMEMBER

        将⼀个或者多个元素添加到set中。注意，重复的元素⽆法添加到set中。

        获取⼀个set中的所有元素，注意，元素间的顺序是⽆序的。

        判断⼀个元素在不在set中。

(2) SCARD 

        获取⼀个set的基数（cardinality），即set中的元素个数。

(3) SPOP\SREM        

         从set中删除并返回⼀个或者多个元素。注意，由于set内的元素是⽆序的，所以取出哪个元素实际是未定义⾏为，即可以看作随机的。        

        将指定的元素从set中删除。

(4) SMOVE

        将⼀个元素从源set取出并放⼊⽬标set中。
 

(5) SINTER\SUNION\SDIFF

        Redis中的Set集合也支持求交、求并、求差，这里也就不多说什么是交并差的概念了。

        获取给定set的交集中的元素。
        

        获取给定set的并集中的元素。
        获取给定set的差集中的元素。 

         

(6) SINTERSTORE\SUNIONSTORESDIFFSTORE

        我们上述的一系列操作，仅仅是将求得的结果输出在显示器上。但求这些结果更多的时候是需要被保存的。

        获取给定set的交集中的元素并保存到⽬标set中。

        获取给定set的并集中的元素并保存到⽬标set中。
 

        获取给定set的差集中的元素并保存到⽬标set中。

Set命令小结

命令	时间复杂度
sadd key element [ element  ...]	O(k),k为元素个数
srem key element [ element  ...]	O(k),k为元素个数
scard key	O(1)
sismember key element	O(1)
srandmemeber key [count]	O(n),n是count
spop key [count]	O(n),n是count
smembers key	O(k),k为元素个数
sinter key [key...]\sinterstore	O(m*k),k为多个集合中元素最小的个数，m是键个数
sunion key [key...]\sunionstore	O(k),k为多个集合的元素总和
sdiff key [key...]\sdiffstore	O(k),k为多个集合的元素总和

Set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并且元素的个数⼩于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）：当集合类型⽆法满⾜intset的条件时，Redis会使⽤hashtable作为集合
的内部实现。

Set使用场景:

① 标签

        集合类型⽐较典型的使⽤场景是标签（tag）。例如A⽤⼾对娱乐、体育板块⽐较感兴趣，B⽤⼾对历史、新闻⽐较感兴趣，这些兴趣点可以被抽象为标签。许多公司通过用户的这些隐私，对于增强⽤⼾体验和⽤⼾黏度都⾮常有帮助。

        一旦给某些用户打上标签后，通过Set集合的交并差计算，很容易找到两个人的共同爱好等相似的行为。基于这样的标签，衍生出"用户关系"，例如谁谁和你有多少个共同好友之类的……

② SetUV

        如何衡量一个互联网产品？那就是看它的用户量。计算用户量的指标有两种方案:
PV: page view 用户每次访问这个服务器，都会产生一个pv，pv_count++。

UV: user view 每个用户访问服务器，产生一个uv，uv_count++，但如果是同一个用户多次请求访问这个服务器，uv则不会增加。

        所以，这个uv的过程自动带有去重的要求，Set集合类型正好可以满足需求。

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Zset集合

        所谓的Zset集合本质是什么？其实伙同Set集合差别不大，而是新增了"权值"的概念。

        它保留了集合不能有重复成员的，其中有序集合中的每个元素都有⼀个唯⼀的浮点类型的分数（score）与之关联，使得有序集合中的元素是可以维护有序性的，但这个有序不是⽤下标作为排序依据⽽是⽤这个分数。

        比如，我们想给列举一下三国战力standing:
        "一吕二赵三典韦,四关五马六张飞"。

        有序集合提供了获取指定分数和元素范围查找、计算成员排名等功能，合理地利⽤有序集合，可以帮助我们在实际开发中解决很多问题。

 

列表List vs 集合Set vs 有序集合Zset:

数据结构	重复元素	有序无序	有序依据	应用场景
列表List	是	是	索引下标	消息队列等
Set	否	否		标签、社交等
Zset	否	是	分数score	排行榜系统等

Zset命令

ZADD:

        添加或者更新指定的元素以及关联的分数到zset中，分数应该符合double类型。 对于有序集合来说，Mermber里的更不像键值对，而是一组pair，因为它们互相都可以找到对方！      

• XX：仅仅⽤于更新已经存在的元素，不会添加新元素。
• NX：仅⽤于添加新元素，不会更新已经存在的元素。
• CH：默认情况下，ZADD返回的是本次添加的元素个数，但指定这个选项之后，就会还包含本次更
新的元素的个数。
• INCR：此时命令类似ZINCRBY的效果，将元素的分数加上指定的分数。此时只能指定⼀个元素和分数

 

 ZCARD\ZCOUNT:

        获取⼀个zset的基数（cardinality），即zset中的元素个数。

        返回分数在min和max之间的元素个数，默认情况下，min和max都是包含的。

        

ZRANGE\ZREVRANGE\ZRANGEBYSCORE:

        返回指定区间⾥的元素，分数按照升序。带上WITHSCORES可以把分数也返回。

        返回指定区间⾥的元素，分数按照降序。带上WITHSCORES可以把分数也返回。

        返回分数在min和max之间的元素，默认情况下，min和max都是包含的。 

ZPOPMAX\ZPOPMIN:

        删除并返回分数最⾼的count个元素。
        删除并返回分数最低的count个元素。

        其中还有BZPOPMIN\BZPOPMAX这两个命令，这是它们的阻塞版本，也就不再此做过多讲解。         

ZRANK\ZREVRANK:

        返回指定元素的排名，升序。
        返回指定元素的排名，降序。

ZREM:

        删除指定的元素。              

 

 ZINCRBY:

        为指定的元素的关联分数添加指定的分数值。

        为指定的元素的关联分数添加指定的分数，并且会移动元素保证其有序。

ZINTERSTORE\ZUNIONSTORE\ZDIFFSTORE:

        Zset有序集合也有支持交并差的运算。

        求出给定有序集合中元素的交集并保存进⽬标有序集合中，在合并过程中以元素为单位进⾏合并，元素对应的分数按照不同的聚合⽅式和权重得到新的分数。

        求出给定有序集合中元素的并集并保存进⽬标有序集合中，在合并过程中以元素为单位进⾏合并，元素对应的分数按照不同的聚合⽅式和权重得到新的分数。

        求出给定有序集合中元素的差集并保存进⽬标有序集合中，在求差集过程中以元素为单位进⾏合并，元素对应的分数按照不同的聚合⽅式和权重得到新的分数。 

        也许你会疑问，为什么我们很多命令也是支持多个keys，比如说zadd、mget、mset等等，为什么这些命令没有要求写明需要多少个key呢？

        其实你看这些命令的差别就在于，Zset有序集合系列如果不写明key有多少个，有可能会让key和参数搞混淆。

Zset命令小结:

命令	时间复杂度
zadd key score member [score member]	O(k*log(n)) ,k是添加成员个数，n是当前有序集合元素个数
zcard key	O(1)
zscore key member	O(1)
zrank/zrevrank key member	O(log(n)),n是当前有序集合的个数
zrem key member [member...]	O(k*log(n))，k是删除成员的个数，n是当前有序集合的元素个数
zincrby key increment member	O(log(n)),n是当前有序集合的个数
zrange/zrevrange key start end [withsocres]	O(k+log(n))，k是删除成员的个数，n是当前有序集合的元素个数
zcount	O(log(n)),n是当前有序集合的个数
zremrangebyrank key min max	O(k+log(n)),k获取成员的个数，n是当前有序集合的元素个数
zremrangebyscore key min max	O(k+log(n)),k获取成员的个数，n是当前有序集合的元素个数
zinterstore destination numkeys key [key...]	O(n*k) + O(m * log(m))，n是输入的集合中最小的元素个数， k是集合个数，m是目标集合元素个数
zunion destination numkeys key [key ...]	O(n*k) + O(m * log(m))，n是输入的集合中最小的元素个数， k是集合个数，m是目标集合元素个数

Zset内部编码:

        有序集合类型的内部编码有两种:

• ziplist：Redis会⽤ziplist来作为有序集合的内部实现，ziplist可以有效减少内存的使⽤。
• skiplist：当ziplist条件不满⾜时，有序集合会使⽤skiplist作为内部实现，因为此时ziplist的操作效率会下降。

        skiplist 是一种复杂链表，它一个节点可能存有多个下个节点的地址。但并非本节要细说的。

ZSet的应用场景:

        Zset有序集合最关键的应用场景无非就是一些排行有关的榜单: 比如说微博热搜、游戏等级排行等等，最关键的要点是，这些数值是可能随时进行变动的，随之而来的排名也会相应进行变化。

        当然，对于游戏排行榜，比如说啥段位、分数、等级十分清晰明了，可是遇到复杂度场景，比如说微博热搜:

 

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本篇到此结束，感谢你的阅读。

祝你好运，向阳而生~