Redis从入门到入土——详细讲解Redis数据结构（内存模型）以及常用命令

作者：ITPSC
cnblogs.com/hjwublog/p/5639990.html

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Redis数据类型

与Memcached仅支持简单的key-value结构的数据记录不同，Redis支持的数据类型要丰富得多，常用的数据类型主要有五种：String、List、Hash、Set和Sorted Set。

Redis数据类型内存结构分析

Redis内部使用一个redisObject对象来表示所有的key和value。redisObject主要的信息包括数据类型（type）、编码方式(encoding)、数据指针（ptr）、虚拟内存（vm）等。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内部式。

redisObject 对象示意图

下面分别介绍5种数据类型的用法。

String类型

字符串是Redis值的最基础的类型。Redis中使用的字符串是通过包装的，基于c语言字符数组实现的简单动态字符串(simple dynamic string, SDS)一个抽象数据结构。其源码定义如下：

struct sdshdr {

    int len; //len表示buf中存储的字符串的长度。

    int free; //free表示buf中空闲空间的长度。

    char buf[]; //buf用于存储字符串内容。

};

C语言字符串内存结构示意图1

假设上图是”hello”字符串的内存结构，这个时候len=5，free=2那么redis包装后（sds）其长度为：

sizeof(struct sdshdr) + len + free + 1

其中buf的大小为：

len + free + 1

1表示1个字节是用来存储结束符’’的。Redis字符串是二进制安全的，因为二进制数据通常会有中间某个字节存储’’的这种情况，这意味着一个Redis字符串可以包含任何种类的数据，例如一个JPEG图像或者一个序列化的Ruby对象。二进制是否安全，简单的理解就是能不能在字符串中间有‘’,如下图:

C语言字符串内存结构示意图2

对于上图，sds认为这个字符串是“hello world”,而C语言的字符处理函数认为这个字符串是“hello”。

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。

常用命令

1. set：设置key对应的值为String类型的value

2. get：获取key对应的值

192.168.2.129:6379 setnx name lisi

(integer) 0

192.168.2.129:6379 setnx name1 wangwu

(integer) 1

192.168.2.129:6379 get name

"zhangsan"

192.168.2.129:6379 get name1

"wangwu"

192.168.2.129:6379

3. mget：批量获取多个key的值，如果可以不存在则返回nil

192.168.2.129:6379 mget name name1

1) "zhangsan"

2) "wangwu"

192.168.2.129:6379 mget name name1 name2

1) "zhangsan"

2) "wangwu"

3) (nil)

192.168.2.129:6379

4. incr && incrby：incr对key对应的值进行加加操作，并返回新的值;incrby加指定值

192.168.2.129:6379 get age

"20"

192.168.2.129:6379 incr age

(integer) 21

192.168.2.129:6379 set age1 "20"

OK

192.168.2.129:6379 get age1

"20"

192.168.2.129:6379 incr age1

(integer) 21

192.168.2.129:6379 incrby age 3

(integer) 24

从上面的结果可以看出，我们对int型的age和string型的age1都能进行incr操作时，实际上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内部是按数值型类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。

比如”20”这样的字符串，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。如果你试图对name进行incr操作则报错。

192.168.2.129:6379 incr name

(error) ERR value is not an integer or out of range

5. decr && decrby：decr对key对应的值进行减减操作，并返回新的值;decrby减指定值

192.168.2.129:6379 decr age

(integer) 23

192.168.2.129:6379 decrby age 3

(integer) 20

192.168.2.129:6379

6.其他命令

Hash类型

Hash是一个String类型的field和value之间的映射表，即redis的Hash数据类型的key（hash表名称）对应的value实际的内部存储结构为一个HashMap，因此Hash特别适合存储对象。相对于把一个对象的每个属性存储为String类型，将整个对象存储在Hash类型中会占用更少内存。

当前HashMap的实现有两种方式：当HashMap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，这时对应的value的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。

应用场景

用一个对象来存储用户信息，商品信息，订单信息等等。

常用命令

1. hset：设置key对应的HashMap中的field的value

2. hget：获取key对应的HashMap中的field的value

192.168.2.129:6379 hset myhash name zhangsan

(integer) 1

192.168.2.129:6379 hset myhash age 20

(integer) 1

192.168.2.129:6379 hget myhash name

"zhangsan"

192.168.2.129:6379 hget myhash age

"20"

192.168.2.129:6379

3. hgetall：获取key对应的HashMap中的所有field的value

192.168.2.129:6379 hgetall myhash

1) "name"

2) "zhangsan"

3) "age"

4) "20"

192.168.2.129:6379

4.其它命令

List类型

Redis的List类型其实就是每一个元素都是String类型的双向链表。我们可以从链表的头部和尾部添加或者删除元素。这样的List既可以作为栈，也可以作为。

应用场景

如好友列表，粉丝列表，，最新消息排行等。

常用命令

1. lpush：在key对应的list的头部添加一个元素。

2. lrange：获取key对应的list的指定下标范围的元素，-1表示获取所有元素。

3. lpop：从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素。

192.168.2.129:6379 lpush newlist news1 news2 news3

(integer) 3

192.168.2.129:6379 lrange newlist 0 -1

1) "news3"

2) "news2"

3) "news1"

192.168.2.129:6379 lpop newlist

"news3"

192.168.2.129:6379 lrange newlist 0 -1

1) "news2"

2) "news1"

192.168.2.129:6379

从上面的操作可以看出，lpush、lpop从表头操作。

4. rpush：在key对应的list的尾部添加一个元素。

5. rpop：从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素。

192.168.2.129:6379 rpush newlist2 news1 news2 news3

(integer) 3

192.168.2.129:6379 lrange newlist2 0 -1

1) "news1"

2) "news2"

3) "news3"

192.168.2.129:6379 rpop newlist2

"news3"

192.168.2.129:6379

从上面的操作可以看出，rpush、rpop从表尾操作。

6.其他命令

Set类型

Redis 集合（Set类型）是一个无序的String类型数据的集合，类似List的一个列表，与List不同的是Set不能有重复的数据。实际上，Set的内部是用的，Set只用了HashMap的key列来存储对象。我们来看看java中HashSet的源码：

public class HashSetE
    extends AbstractSetE
    implements SetE, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
    private transient HashMapE,Object map;
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    /**
     * Constructs a new, empty set; the backing ttHashMap/tt instance has
     * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
     */
   public HashSet() {
        map = new HashMap();
}
......

/**
     * Returns an iterator over the elements in this set.  The elements
     * are returned in no particular order.
     *
     * @return an Iterator over the elements in this set
     * @see ConcurrentModificationException
     */
    public IteratorE iterator() {
        return map.keySet().iterator();
    }

可见创建一个HashSet的时候实际上创建了一个HashMap；Set中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上，底层HashMap的value列为空，遍历HashSet的时候从HashMap中取出keySet来遍历。

应用场景

集合有取交集、并集、差集等操作，因此可以求共同好友、共同兴趣、分类标签等。

常用命令

1. sadd：在key对应的set中添加一个元素。

2. smembers：获取key对应的set的所有元素。

3. spop：随机返回并删除key对应的set中的一个元素。

192.168.2.129:6379 sadd myset news1 news2 news3

(integer) 3

192.168.2.129:6379 smembers myset

1) "news3"

2) "news2"

3) "news1"

192.168.2.129:6379 spop myset

"news3"

192.168.2.129:6379

4. sdiff：求给定key对应的set与第一个key对应的set的差集

192.168.2.129:6379 smembers myset

1) "news3"

2) "news2"

3) "news1"

192.168.2.129:6379 sadd myset2 news3 news4 news5

(integer) 3

192.168.2.129:6379 smembers myset2

1) "news4"

2) "news3"

3) "news5"

192.168.2.129:6379 sdiff myset myset2

1) "news1"

2) "news2"

192.168.2.129:6379

5. suion：求给定key对应的set并集

192.168.2.129:6379 sunion myset myset2

1) "news3"

2) "news1"

3) "news2"

4) "news4"

5) "news5"

192.168.2.129:6379

6. sinter：求给定key对应的set交集

192.168.2.129:6379 sinter myset myset2

1) "news3"

192.168.2.129:6379

7.其他命令

SortSet

SortSet顾名思义，是一个排好序的Set，它在Set的基础上增加了一个顺序属性score，这个属性在添加修改元素时可以指定，每次指定后，SortSet会自动重新按新的值排序。

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。

应用场景

如按时间排序的时间轴。

常用命令

1. zadd：在key对应的zset中添加一个元素

2. zrange：获取key对应的zset中指定范围的元素，-1表示获取所有元素

192.168.2.129:6379 zadd myzset 1 "one" 2 "two" 3 "three"

(integer) 3

192.168.2.129:6379 zrange myzset 0 -1

1) "one"

2) "two"

3) "three"

192.168.2.129:6379 zrange myzset 0 -1 withscores

1) "one"

2) "1"

3) "two"

4) "2"

5) "three"

6) "3"

192.168.2.129:6379

3. zrem：删除key对应的zset中的一个元素

192.168.2.129:6379 zrem myzset one

(integer) 1

192.168.2.129:6379 zrange myzset 0 -1 withscores

1) "two"

2) "2"

3) "three"

4) "3"

192.168.2.129:6379

4.其它命令

Redis常用命令

键值常用命令

keys/exits/del/expire/ttl/move/persist/randomkey/rename/type

服务器常用命令

ping/echo/select/quit/dbsize/info/config get/flushdb/flushall

这些命令都很容易使用，就不举例说明了。到此，redis的数据类型以及常用命令已经介绍完毕，下一篇我们将学习redis的一些高级特性。

参考文档

http://www.redis.cn/documentation.html http://blog.csdn.net/tonysz126/article/details/8280696/

END

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