Redis的五种基本数据结构与相对应的命令

Redis是什么

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由Salvatore Sanfilippo写的key-value存储系统。Redis提供了一些丰富的数据结构,包括 lists, sets, ordered sets 以及 hashes ,当然还有和Memcached一样的 strings结构.Redis当然还包括了对这些数据结构的丰富操作。

Redis的优点

  • 性能极高 – Redis能支持超过 100K+ 每秒的读写频率。
  • 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
  • 原子 – Redis的所有操作都是原子性的,同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
  • 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性

String字符串操作

set命令:

$ redis-cli set mykey "my binary safe value"
OK
 这样设置的值过期时间是-1,即永远不会过期的。

可以使用expire mykey 5

设置mykey的过期时间为5秒。

也可以设置过期固定时间,使用EXPIREAT命令。 

expireat name 1316805000

查看是否过期或者是否存在使用exists命令。

get命令:

$ redis-cli get mykey
my binary safe value
 incr、incrby和decr、decrby都是原子的对数值进行增加和减少的操作:
$ redis-cli set counter 100
OK $ redis-cli incr counter
(integer) 101
$ redis-cli incr counter
(integer) 102
$ redis-cli incrby counter 10
(integer) 112
 mset批量写
$ redis-cli  mset age 100 name mushui
$ redis-cli  get age
"100"
 mget批量读
$ redis-cli  mget age name
1) "100"
2) "mushui"
 append向字符串后面添加字符串:
$ redis-cli append name ' jingjing'
$ redis-cli get name
mushui jingjing
 

strlen获取字符串长度

$ redis-cli  strlen name
19
 substr获取部分字符串
$ redis-cli  substr name 0 3
mush
  

列表操作

列表操作,redis的列表可以看做是Java的LinkedList,双端链表的形式

lpush命令可向list的左边(头部)添加一个新元素,而rpush命令可向list的右边(尾部)添加一个新元素。最后lrange命令可从list中取出一定范围的元素。

$ redis-cli rpush messages "Hello how are you?"
OK
$ redis-cli rpush messages "Fine thanks. I‘m having fun with Redis"
OK
$ redis-cli rpush messages "I should look into this NOSQL thing ASAP"
OK
$ redis-cli lrange messages 0 2
1. Hello how are you?
2. Fine thanks. I‘m having fun with Redis
3. I should look into this NOSQL thing ASAP
 注意LRANGE 带有两个索引,一定范围的第一个和最后一个元素。这两个索引都可以为负来告知Redis从尾部开始计数,因此-1表示最后一个元素,-2表示list中的倒数第二个元素,以此类推。

lpop命令从list左边弹出元素,rpop从列表右边弹出元素,实质和栈Stack类似。LLEN返回列表元素数量。

可以使用列表来实现聊天记录保存,或者保存博客的评论。

在上面的例子里 ,我们将“对象”(此例中是简单消息)直接压入Redis list,但通常不应这么做,由于对象可能被多次引用:例如在一个list中维护其时间顺序,在一个集合中保存它的类别,只要有必要,它还会出现在其他list中,等等。

例如新闻评论系统,用户提交的链接(新闻)添加到list中,有更可靠的方法如下所示:

$ redis-cli incr next.news.id
(integer) 1
$ redis-cli set news:1:title "Redis is simple"
OK
$ redis-cli set news:1:url "http://code.google.com/p/redis"
OK
$ redis-cli lpush submitted.news 1
OK
 我们自增一个key,很容易得到一个独一无二的自增ID,然后通过此ID创建对象–为对象的每个字段设置一个key。最后将新对象的ID压入submitted.news list。

集合操作

Redis集合是未排序的集合,其元素是二进制安全的字符串。SADD命令可以向集合添加一个新元素。和sets相关的操作也有许多,比如检测某个元素是否存在,以及实现交集,并集,差集等等。

$ redis-cli sadd myset 1
(integer) 1
$ redis-cli sadd myset 2
(integer) 1
$ redis-cli sadd myset 3
(integer) 1
$ redis-cli smembers myset
1. 3
2. 1
3. 2
 我向集合中添加了三个元素,并让Redis返回所有元素。如你所见它们是无序的。

现在让我们检查某个元素是否存在:

$ redis-cli sismember myset 3
(integer) 1
$ redis-cli sismember myset 30
(integer) 0
 

“3″是这个集合的成员,而“30”不是。集合特别适合表现对象之间的关系。例如用Redis集合可以很容易实现标签功能。

下面是一个简单的方案:对每个想加标签的对象,用一个标签ID集合与之关联,并且对每个已有的标签,一组对象ID与之关联。

例如假设我们的新闻ID 1000被加了三个标签tag 1,2,5和77,就可以设置下面两个集合:

$ redis-cli sadd news:1000:tags 1
(integer) 1
$ redis-cli sadd news:1000:tags 2
(integer) 1
$ redis-cli sadd news:1000:tags 5
(integer) 1
$ redis-cli sadd news:1000:tags 77
(integer) 1
$ redis-cli sadd tag:1:objects 1000
(integer) 1
$ redis-cli sadd tag:2:objects 1000
(integer) 1
$ redis-cli sadd tag:5:objects 1000
(integer) 1
$ redis-cli sadd tag:77:objects 1000
(integer) 1
 要获取一个对象的所有标签,如此简单:
$ redis-cli smembers news:1000:tags
1. 5
2. 1
3. 77
4. 2
 

而有些看上去并不简单的操作仍然能使用相应的Redis命令轻松实现。例如我们也许想获得一份同时拥有标签1, 2, 10和27的对象列表。这可以用sinter命令来做,他可以在不同集合之间取出交集。因此为达目的我们只需:

$ redis-cli sinter tag:1:objects tag:2:objects tag:10:objects tag:27:objects
... empty list or set ...
$ redis-cli sinter sinter tag:1:objects tag:2:objects tag:10:objects tag:27:objects
1) "1000"

使用sunion获取并集,sdiff获取差集。

注意:Redis集合和list都是可排序的,可以使用sort命令

redis 127.0.0.1:6379> sort news:1000:tags
1) "1"
2) "2"
3) "5"
逆序
redis 127.0.0.1:6379> sort news:1000:tags desc
1) "5"
2) "2"
3) "1"

  

有序集合操作

集合是使用频率很高的数据类型,但是…对许多问题来说他们也有点儿太不讲顺序了;)因此Redis1.2引入了有序集合。他和集合非常相似,也是二进制安全的字符串集合,但是这次带有关联的score,以及一个类似LRANGE的操作可以返回有序元素,此操作只能作用于有序集合,它就是,zrange 命令。

基本上有序集合从某种程度上说是SQL世界的索引在Redis中的等价物。例如在上面提到的reddit.com例子中,并没有提到如何根据用户投票和时间因素将新闻组合生成首页。我们将看到有序集合如何解决这个问题,但最好先从更简单的事情开始,阐明这个高级数据类型是如何工作的。让我们添加几个黑客,并将他们的生日作为“score”。

$ redis-cli zadd hackers 1940 "Alan Kay"
(integer) 1
$ redis-cli zadd hackers 1953 "Richard Stallman"
(integer) 1
$ redis-cli zadd hackers 1965 "Yukihiro Matsumoto"
(integer) 1
$ redis-cli zadd hackers 1916 "Claude Shannon"
(integer) 1
$ redis-cli zadd hackers 1969 "Linus Torvalds"
(integer) 1
$ redis-cli zadd hackers 1912 "Alan Turing"
(integer) 1

上面zadd key score value表示,向有序集合中插入key,有序集合中value值,这个值在集合中的score,即作为排序的数值。

对有序集合来说,按生日排序返回这些黑客易如反掌,因为他们已经是有序的。有序集合是通过一个dual-ported 数据结构实现的,它包含一个精简的有序列表和一个hash table,因此添加一个元素的时间复杂度是O(log(N))。这还行,但当我们需要访问有序的元素时,Redis不必再做任何事情,它已经是有序的了:

$ redis-cli zrange hackers 0 -1
1. Alan Turing
2. Claude Shannon
3. Alan Kay
4. Richard Stallman
5. Yukihiro Matsumoto
6. Linus Torvalds

你知道Linus比Yukihiro年轻吗

无论如何,我想反向对这些元素排序,这次就用 ZREVRANGE 代替 ZRANGE 吧:

$ redis-cli zrevrange hackers 0 -1
1. Linus Torvalds
2. Yukihiro Matsumoto
3. Richard Stallman
4. Alan Kay
5. Claude Shannon
6. Alan Turing

一个非常重要的小贴士,ZSets只是有一个“默认的”顺序,但你仍然可以用 SORT 命令对有序集合做不同的排序(但这次服务器要耗费CPU了)。要想得到多种排序,一种可选方案是同时将每个元素加入多个有序集合。

zscore命令获取有序集合元素的score:

$ redis-cli   zscore hackers 'Richard Stallman'
"1953"

有序集合之能不止于此,他能在区间上操作。例如获取所有1950年之前出生的人。我们用 ZRANGEBYSCORE 命令来做:

$ redis-cli zrangebyscore hackers -inf 1950
1. Alan Turing
2. Claude Shannon
3. Alan Kay

我们请求Redis返回score介于负无穷到1950年之间的元素(两个极值也包含了)。

也可以删除区间内的元素。例如从有序集合中删除生日介于1940到1960年之间的黑客。

$ redis-cli zremrangebyscore hackers 1940 1960
(integer) 2

  

ZREMRANGEBYSCORE 这个名字虽然不算好,但他却非常有用,还会返回已删除的元素数量。

Hash类型基本操作

Hash类型与Java中的HashMap类似,使用hset命令设置:

$ redis-cli  hset  student name mushui

设置了student元素的key-value键值对name->mushui

hget命令获取元素指定键的值。

$ redis-cli  hget  student name 
"mushui"
$ redis-cli  hset  student age 20
$ redis-cli  hset  student sex '男'

hkeys获取元素的键集合,hvls获取元素的值的集合

$ redis-cli  hkeys  student
 
1) "name"
2) "age"
3) "sex"

hdel命令删除元素某个键值对。

hmsethmget与mset和mget类似,是批设置的命令。