Redis 数据结构(一)—字符串、哈希表、列表

Redis（版本7.0）的数据结构主要包括字符串（String）、哈希表（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）、超日志（HyperLogLog）、位图（Bitmap）、地理坐标（Geo）、流（Stream）。

1 字符串 String

键和值既可以是文字也可以是二进制数据。

赋值与读取	单个：GET、SET、GETSET（获取旧值并用新值替换） 批量操作：MGET、MSET、MSTNX
字符串	字符串的字节长度：STRLEN 获取字符串指定索引范围上的内容：GETRANGE 对字符串的指定索引范围进行设置：SETRANGE 追加新内容到值的末尾：APPEND
数值运算	整数运算（不可用于浮点数运算）：INCRBY、INCR、DECRBY、DECR 浮点数（可用于整数运算）：INCRBYFLOAT

表 字符串数据结构相关命令

NX (Non-Existing)：字段不存在则赋值，否则不操作。

XX(Existing)：字段存在则赋值，否则不操作。

图 字符串的索引

1.1 示例

限速器：为了保障系统的安全性和性能，并保证系统的重要资源不会滥用。系统的会对用户的行为做些限制: 例如，在一定时间内，用户只能对某个资源访问5次，否则只能再等待下个时间段来访问。

public class SPeedLimiter {private final static Jedis jedis = RedisPool.getRedis();private final static String SPEED_LIMIT_KEY = "speed_limit_str::%s";public static void execute(String ip) {Long count = jedis.incr(String.format(SPEED_LIMIT_KEY, ip));if (count > 5) {System.out.println("操作满5次，请稍后再操作");return;}System.out.println("操作成功:" + ip);}public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 6; i++) {execute("127.0.0.1");}}
}

2 散列（哈希表）Hash

Redis的散列表是一种存储键值对的数据结构。类似于Java的HashMap。但是其键和值只能是字符串（或字节）类型，不能嵌套。

赋值与读取	单个：HSET（也可以批量设置）、HSETNX、HGET 批量操作：HMSET、HMGET
数值运算	HINCRBY、HINCRBYFLOAT
散列	字段相关：HSTRLEN（字段值字节长度）、HEXISTS(检查字段是否存在)、HDEL（删除字段） 散列相关：HLEN(字段数量)、HKEYS(获取所有字段)、HVALS(获取所有值)、HGETALL(所有字段和值)

表 散列数据结构相关命令

2.1 与字符串结构对比

字符串	字符串键命令提供的操作比散列键更为丰富； 键过期功能针对的是整个键，用户无法为散列中不同字段设置不同的过期时间。
散列	只需在数据库里创建一个键，就可以把任意多的字段和值聚合在一起； 可以有效地组织起相关的多项数据，让程序产生给更容易操作的数，使得针对数据的批量操作变得更方便。

表 散列与字符串数据结构对比

2.2 示例

短网址生成：遇到很长的网址时，我们会将其转换为相应的短网址，用这个短网址访问的内容和原网址是一样的。

原理：将需要转换的网址与数据库的id相关联，然后把这个id值转换为特定的字符串。这样就使用“ 服务 + /特定字符串”的形式进行访问时，后端根据这个字符串查找原网址，然后跳转至原网址。

public class ShortURLGenerator {private final static String SHORT_URL_ID_COUNTER_KEY = "short_url_id_counter";private final static String SHORT_URL_HASH_KEY = "short_url_hash";private final static String START_URL = "http://localhost:8080/";private final static Jedis jedis = RedisPool.getRedis();public static String generateShortUrl(String targetUrl) {Long id = jedis.incr(SHORT_URL_ID_COUNTER_KEY);jedis.hset(SHORT_URL_HASH_KEY,id.toString(),targetUrl);return START_URL + id;}public static String resolutionUrl(String url) {if (url == null || !url.startsWith(START_URL)) return null;String target = url.substring(START_URL.length());return jedis.hget(SHORT_URL_HASH_KEY,target);}public static void main(String[] args) {System.out.println(resolutionUrl("http://localhost:8080/1"));System.out.println(resolutionUrl("http://localhost:8080/2"));System.out.println(resolutionUrl("http://localhost:8080/3"));System.out.println(resolutionUrl("2http://localhost:8080/1"));}}

3 列表List

列表是一种线性的有序结构，可以按照元素被推入列表中的顺序来存储元素。这些元素既可以是文字，也可以是二进制，并且元素可重复。

推入弹出	推入：LPUSH、RPUSH、LPUSHX(只对已存在的列表执行推入操作)、RPUSHX 弹出：LPOP、RPOP 将源列表最右端元素弹出，然后将该元素左推入目标列表：RPOPLPUSH
列表	长度：LLEN 获取单个元素：LINDEX 获取元素列表：LRANGE 覆盖：LSET 插入：LINSERT 修剪：LTRIM 删除：LREM
阻塞	BLPOP、BRPOP、BRPOPLPUSH

表 列表数据结构相关命令

3.1 示例

带有阻塞功能的消息队列：一个线程创建一个简单消息接收者，在没有消息时，这个线程会被阻塞，当消息出现时，该接收者将打印这条消息。

public class BlockMessageQueue {private final static String BLOCK_MESSAGE_QUEUE_KEY = "block_message_queue";public static void main(String[] args) {Runnable run1 = () -> {System.out.println("具有阻塞功能的消息队列读取");System.out.println(RedisPool.getRedis().brpop(5,BLOCK_MESSAGE_QUEUE_KEY));;System.out.println("阻塞功能end");};Runnable run2 = () -> {try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("写入进程2");RedisPool.getRedis().lpush(BLOCK_MESSAGE_QUEUE_KEY,"run2");};Runnable run3 = () -> {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("写入进程3");RedisPool.getRedis().lpush(BLOCK_MESSAGE_QUEUE_KEY,"run3");};Thread thread1 = new Thread(run1);Thread thread2 = new Thread(run2);Thread thread3 = new Thread(run3);thread1.start();thread2.start();thread3.start();}
}