阿里面试常问的redis数据结构，建议收藏

关于Redis

redis是一个开源的使用C语言编写的一个kv存储系统，是一个速度非常快的非关系远程内存数据库。它支持包括String、List、Set、Zset、hash五种数据结构。除此之外，通过复制、持久化和客户端分片等特性，用户可以很方便地将redis扩展成一个能够包含数百GB数据和每秒处理上百万次的请求的系统。目前支持多种语言的api，方便用户使用。

redis同时也内置了事务、LUA脚本、复制等功能，提供两种持久化选项，一种是每隔一段时间将数据导入到磁盘(快照模式)，另一种是追加命令到日志中(AOF模式)。如果只是作为高效的内存数据库使用也可以关闭持久化功能。通过哨兵(sentinel)和自动分区(Cuuster)的方式可以提高redis服务器的高可用性。

与关系型数据库相比，redis的命令请求不需要经过查询分析器或查询优化器进行处理，也避免了更新数据时引起的随机读\写，这些慢操作。它直接读写内存中的数据，并且数据是按照一定的数据结构存储的。所以它的速度非常快。

Redis五种数据结构如下:

• 字符串(string)
• 哈希(hash)
• 列表(list)
• 集合(set)
• 有序集合(zset)

对redis来说，所有的key（键）都是字符串。

字符串string

string基本操作

字符串string是redis的基本操作类型，一个key对应一个value。并且字符串string类型是二进制安全，也就是说string可以包含任何数据类型，比如图片，数字，字符串等。

• 字符串常用操作

SET  key  value   //存入字符串键值对
MSET  key  value [key value ...]   //批量存储字符串键值对
SETNX  key  value   //存入一个不存在的字符串键值对
GET  key   //获取一个字符串键值
MGET  key  [key ...]    //批量获取字符串键值
DEL  key  [key ...]   //删除一个键
EXPIRE  key  seconds   //设置一个键的过期时间(秒)

• 原子加减

INCR  key   //将key中储存的数字值加1
DECR  key   //将key中储存的数字值减1
INCRBY  key  increment   //将key所储存的值加上increment
DECRBY  key  decrement   //将key所储存的值减去decrement

string使用场景

• 统计功能(统计网站的访问人数)
• web集群session共享
• 单值缓存

set key value
get key

• 单个对象缓存

set user:1 value(json数据)

• 批量对象缓存

mset user:1:name memo user:1:age 1
mget user:1:name user:1:age

• 分布式锁

setnx product:10001 true // 返回1代表获取锁成功
setnx product:10001 false // 返回0代表获取锁失败
// do...
del product:10001 // 执行完业务删除锁
set product:10001 true ex 10 nx //防止程序意外终止导致死锁(获取锁命令+锁过期命令合二为一)

哈希hash

hash常用操作

Hash常用操作

HSET key field value                    //存储一个哈希表key的键值
HSETNX key field value                  //存储一个不存在的哈希表key的键值
HMSET key field value [field value ...] //在一个哈希表key中存储多个键值对 HGET key field                          //获取哈希表key对应的field键值 HMGET key field [field ...]             //批量获取哈希表key中多个field键值 HDEL key field [field ...]              //删除哈希表key中的field键值
HLEN key                                //返回哈希表key中field的数量 HGETALL  key                            //返回哈希表key中所有的键值 HINCRBY key field increment    //为哈希表key中field键的值加上增量increment

hash使用场景

电商购物车实现原理

• 电商购物车
  • 以用户id为key
  • 商品id为field
  • 商品数量为value
• 购物车操作
  • 添加商品

hset cart:1001 1008 1 --> hset 用户id 商品id  商品数量

• 增加数量

hincrby cart:1001 1008 1  --> hincrby 用户id 商品id 增加基数

• 商品总数

hlen cart:1001 --> hlen 用户id

• 删除商品

hdel cart:1001 1008 --> hdel 用户id 商品id

• 获取购物车所有商品

hgetall cart:1001 --> hgetall 用户id

hash优缺点

• 优点
  • 同类数据归类整合储存，方便数据管理
  • 相比string操作消耗内存与cpu更小
  • 相比string储存更节省空间
• 缺点
  • 过期功能不能使用在field上，只能用在key上
  • redis集群架构下不适合大规模使用

列表list

list常用操作

LPUSH  key  value [value ...]   //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)
RPUSH  key  value [value ...]    //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP  key  //移除并返回key列表的头元素
RPOP  key  //移除并返回key列表的尾元素
LRANGE  key  start  stop  //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定
BLPOP  key  [key ...]  timeout  //从key列表表头弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待  timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
BRPOP  key  [key ...]  timeout   //从key列表表尾弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待  timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待

使用list构造数据结构

• Stack(栈)= lpush+lpop -> FIFO(先进后出，后进先出)
• Queue(队列)=lpush+rpop
• Blocking MQ(阻塞队列)=LPUSH+BRPOP

List应用场景

• 微信公众号消息
  
  

memocoding关注了MacTalk，备胎说车等大V

• MacTalk发微博，消息ID为10018

LPUSH msg:{memocoding-ID} 10018

• 备胎说车发微博 消息ID 为10086

LPUSH msg:{memocoding-ID} 10086

• 查看最新微博消息

LRANGE msg:{memocoding-ID} 0 5

集合set

常用操作

• Set常用操作

SADD key member [member ...] // 往集合key中存入元素 元素存在则忽略 若key不存在则新建

SREM key member [member ...] // 从集合key中删除元素
SMEMBERS key                 // 获取集合key中所有元素
SISMEMBER key member         // 判断member元素是否存在于集合key中
SRANDMEMBER key [count]      // 从集合key中选出count个元素 元素不从key中删除
SPOP key [count]             // 从集合key中选出count个元素 元素从key中删除

• Set运算操作

SINTER key [key ...]         // 交集运算
SINTERSTORE destination key [key ...] // 将交集结果存入新集合destination中
SUNION key [key ...]                  // 并集运算
SUNION destination key [key ...]      // 将并集结果存入新集合destination中
SDIFF key [key ...]                   // 差集运算
SDIFFSTORE destination key [key ...]  // 将差集结果存入新集合destination中

set应用场景

微信小程序抽奖活动

• 点击参与抽奖加入集合

SADD key {userID}

• 查看参与抽奖所有用户

SMEMBERS key

• 抽取count名中奖者

SRANDMEMBER key [count] // 从集合key中选取count元素，元素不从key中删除
SPOP key [count] //从集合key中选取count元素 元素从key中删除

微信微博点赞 收藏 标签

• 点赞

SADD like:{消息ID} {用户ID}

• 取消点赞

SREM like:{消息ID} {用户ID}

• 检查用户是否点赞

SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}

• 获取点赞的用户列表

SMEMBERS like:{消息ID}

• 获取点赞用户数

SCARD like:{消息ID}

有序集合zset

数据结构

• ZSet 常用操作

ZADD key score member [[score member] ...] // 往有序集合key中加入带分值元素
ZREM key member [member ...] // 从有序集合key中删除元素
ZScore key member            // 返回有序集合key中元素member的分值
ZINCRBY key increment member // 为有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key                    // 返回有序集合key中元素个数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] // 正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
ZREVRANGE start stop [WITHSCORES]  // 倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素

• ZSet集合操作

ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...] // 并集计算  destkey: 新生成集合   numkeys：后面所有key的集合数量
ZINTERSTORE destkey numkeys key [key ...] // 交集计算

zset应用场景

• ZSet集合操作实现排行榜
  
  

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