redis学习笔记之数据类型

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本文介绍下redis支持的各种数据类型包括string,list ,set ,sorted set 和hash
　　
1. keys
redis本质上一个key-value db，所以我们首先来看看他的key.首先key也是字符串类型，但是key中不能包括边界字符
由于key不是binary safe的字符串，所以像"my key"和"mykey\n"这样包含空格和换行的key是不允许的
顺便说一下在redis内部并不限制使用binary字符，这是redis协议限制的。"\r\n"在协议格式中会作为特殊字符。
redis 1.2以后的协议中部分命令已经开始使用新的协议格式了(比如MSET)。总之目前还是把包含边界字符当成非法的key吧，
免得被bug纠缠。
   另外关于key的一个格式约定介绍下，object-type:id:field。比如user:1000:password，blog:xxidxx:title
还有key的长度最好不要太长。道理很明显占内存啊，而且查找时候相对短key也更慢。不过也推荐过短的key，
比如u:1000:pwd,这样的。显然没上面的user:1000:password可读性好。

下面介绍下key相关的命令
exits key 测试指定key是否存在，返回1表示存在，0不存在
del key1 key2 ....keyN  删除给定key,返回删除key的数目，0表示给定key都不存在
type key 返回给定key的value类型。返回 none 表示不存在key,string字符类型，list 链表类型 set 无序集合类型...
keys pattern 返回匹配指定模式的所有key,下面给个例子
redis> set test dsf
OK
redis> set tast dsaf
OK
redis> set tist adff
OK
redis> keys t*
1. "tist"
2. "tast"
3. "test"
redis> keys t[ia]st
1. "tist"
2. "tast"
redis> keys t?st
1. "tist"
2. "tast"
3. "test"

randomkey 返回从当前数据库中随机选择的一个key,如果当前数据库是空的，返回空串
rename oldkey newkey 原子的重命名一个key,如果newkey存在，将会被覆盖，返回1表示成功，0失败。可能是oldkey不存在或者和newkey相同
renamenx oldkey newkey 同上，但是如果newkey存在返回失败
dbsize 返回当前数据库的key数量
expire key seconds 为key指定过期时间，单位是秒。返回1成功，0表示key已经设置过过期时间或者不存在
ttl key 返回设置过过期时间的key的剩余过期秒数 -1表示key不存在或者没有设置过过期时间
select db-index 通过索引选择数据库，默认连接的数据库所有是0,默认数据库数是16个。返回1表示成功，0失败
move key db-index  将key从当前数据库移动到指定数据库。返回1成功。0 如果key不存在，或者已经在指定数据库中
flushdb 删除当前数据库中所有key,此方法不会失败。慎用
flushall 删除所有数据库中的所有key，此方法不会失败。更加慎用

2. string 类型
string是redis最基本的类型，而且string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象
。从内部实现来看其实string可以看作byte数组，最大上限是1G字节。下面是string类型的定义。
struct sdshdr {
    long len;
    long free;
    char buf[];
};
buf是个char数组用于存贮实际的字符串内容。其实char和c#中的byte是等价的，都是一个字节
len是buf数组的长度，free是数组中剩余可用字节数。由此可以理解为什么string类型是二进制安全的了。因为它本质上就是个byte数组。
当然可以包含任何数据了。另外string类型可以被部分命令按int处理.比如incr等命令，下面详细介绍。还有redis的其他类型像list,set,sorted set ，hash
它们包含的元素与都只能是string类型。
如果只用string类型，redis就可以被看作加上持久化特性的memcached.当然redis对string类型的操作比memcached多很多啊。如下：

set key value 设置key对应的值为string类型的value,返回1表示成功，0失败
setnx key value 同上，如果key已经存在，返回0 。nx 是not exist的意思
get key 获取key对应的string值,如果key不存在返回nil
getset key value 原子的设置key的值，并返回key的旧值。如果key不存在返回nil
mget key1 key2 ... keyN 一次获取多个key的值，如果对应key不存在，则对应返回nil。下面是个实验,首先清空当前数据库，然后
设置k1,k2.获取时k3对应返回nil
redis> flushdb
OK
redis> dbsize
(integer) 0
redis> set k1 a
OK
redis> set k2 b
OK
redis> mget k1 k2 k3
1. "a"
2. "b"
3. (nil)

mset key1 value1 ... keyN valueN 一次设置多个key的值，成功返回1表示所有的值都设置了，失败返回0表示没有任何值被设置
msetnx key1 value1 ... keyN valueN 同上，但是不会覆盖已经存在的key
incr key 对key的值做加加操作,并返回新的值。注意incr一个不是int的value会返回错误，incr一个不存在的key，则设置key为1
decr key 同上，但是做的是减减操作，decr一个不存在key，则设置key为-1
incrby key integer 同incr，加指定值 ，key不存在时候会设置key，并认为原来的value是 0
decrby key integer 同decr，减指定值。decrby完全是为了可读性，我们完全可以通过incrby一个负值来实现同样效果，反之一样。

append key value  给指定key的字符串值追加value,返回新字符串值的长度。下面给个例子
redis> set k hello
OK
redis> append k ,world
(integer) 11
redis> get k
"hello,world"

substr key start end 返回截取过的key的字符串值,注意并不修改key的值。下标是从0开始的，接着上面例子
redis> substr k 0 8
"hello,wor"
redis> get k
"hello,world"

3. list

redis的list类型其实就是一个每个子元素都是string类型的双向链表。所以[lr]push和[lr]pop命令的算法时间复杂度都是O(1)
另外list会记录链表的长度。所以llen操作也是O(1).链表的最大长度是(2的32次方-1)。我们可以通过push,pop操作从链表的头部
或者尾部添加删除元素。这使得list既可以用作栈，也可以用作队列。有意思的是list的pop操作还有阻塞版本的。当我们[lr]pop一个
list对象是，如果list是空，或者不存在，会立即返回nil。但是阻塞版本的b[lr]pop可以则可以阻塞，当然可以加超时时间，超时后也会返回nil
。为什么要阻塞版本的pop呢，主要是为了避免轮询。举个简单的例子如果我们用list来实现一个工作队列。执行任务的thread可以调用阻塞版本的pop去
获取任务这样就可以避免轮询去检查是否有任务存在。当任务来时候工作线程可以立即返回，也可以避免轮询带来的延迟。ok下面介绍list相关命令

lpush key string 在key对应list的头部添加字符串元素，返回1表示成功，0表示key存在且不是list类型
rpush key string 同上，在尾部添加
llen key 返回key对应list的长度，key不存在返回0,如果key对应类型不是list返回错误
lrange key start end 返回指定区间内的元素，下标从0开始，负值表示从后面计算，-1表示倒数第一个元素 ，key不存在返回空列表
ltrim key start end  截取list，保留指定区间内元素，成功返回1，key不存在返回错误
lset key index value 设置list中指定下标的元素值，成功返回1，key或者下标不存在返回错误
lrem key count value 从key对应list中删除count个和value相同的元素。count为0时候删除全部
lpop key 从list的头部删除元素，并返回删除元素。如果key对应list不存在或者是空返回nil，如果key对应值不是list返回错误
rpop 同上，但是从尾部删除
blpop key1...keyN timeout 从左到右扫描返回对第一个非空list进行lpop操作并返回，比如blpop list1 list2 list3 0 ,如果list不存在
list2,list3都是非空则对list2做lpop并返回从list2中删除的元素。如果所有的list都是空或不存在，则会阻塞timeout秒，timeout为0表示一直阻塞。
当阻塞时，如果有client对key1...keyN中的任意key进行push操作，则第一在这个key上被阻塞的client会立即返回。如果超时发生，则返回nil。有点像unix的select或者poll
brpop 同blpop，一个是从头部删除一个是从尾部删除

rpoplpush srckey destkey 从srckey对应list的尾部移除元素并添加到destkey对应list的头部,最后返回被移除的元素值，整个操作是原子的.如果srckey是空
或者不存在返回nil

4. set
redis的set是string类型的无序集合。set元素最大可以包含(2的32次方-1)个元素。set的是通过hash table实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。hash table会随着添加或者删除自动的调整大小。需要注意的是调整hash table大小时候需要同步（获取写锁）会阻塞其他读写操作。可能不久后就会改用跳表（skip list）来实现
跳表已经在sorted set中使用了。关于set集合类型除了基本的添加删除操作，其他有用的操作还包含集合的取并集(union)，交集(intersection)，
差集(difference)。通过这些操作可以很容易的实现sns中的好友推荐和blog的tag功能。下面详细介绍set相关命令

sadd key member 添加一个string元素到,key对应的set集合中，成功返回1,如果元素以及在集合中返回0,key对应的set不存在返回错误
srem key member 从key对应set中移除给定元素，成功返回1，如果member在集合中不存在或者key不存在返回0，如果key对应的不是set类型的值返回错误
spop key 删除并返回key对应set中随机的一个元素,如果set是空或者key不存在返回nil
srandmember key 同spop，随机取set中的一个元素，但是不删除元素
smove srckey dstkey member 从srckey对应set中移除member并添加到dstkey对应set中，整个操作是原子的。成功返回1,如果member在srckey中不存在返回0，如果
key不是set类型返回错误
scard key 返回set的元素个数，如果set是空或者key不存在返回0
sismember key member 判断member是否在set中，存在返回1，0表示不存在或者key不存在
sinter key1 key2...keyN 返回所有给定key的交集
sinterstore dstkey key1...keyN 同sinter，但是会同时将交集存到dstkey下
sunion key1 key2...keyN 返回所有给定key的并集
sunionstore dstkey key1...keyN 同sunion，并同时保存并集到dstkey下
sdiff key1 key2...keyN 返回所有给定key的差集
sdiffstore dstkey key1...keyN 同sdiff，并同时保存差集到dstkey下
smembers key 返回key对应set的所有元素，结果是无序的

5 sorted set
和set一样sorted set也是string类型元素的集合，不同的是每个元素都会关联一个double类型的score。sorted set的实现是skip list和hash table的混合体
当元素被添加到集合中时，一个元素到score的映射被添加到hash table中，所以给定一个元素获取score的开销是O(1),另一个score到元素的映射被添加到skip list
并按照score排序，所以就可以有序的获取集合中的元素。添加，删除操作开销都是O(log(N))和skip list的开销一致,redis的skip list实现用的是双向链表,这样就
可以逆序从尾部取元素。sorted set最经常的使用方式应该是作为索引来使用.我们可以把要排序的字段作为score存储，对象的id当元素存储。下面是sorted set相关命令

zadd key score member 添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score
zrem key member 删除指定元素，1表示成功，如果元素不存在返回0
zincrby key incr member 增加对应member的score值，然后移动元素并保持skip list保持有序。返回更新后的score值
zrank key member 返回指定元素在集合中的排名（下标）,集合中元素是按score从小到大排序的
zrevrank key member 同上,但是集合中元素是按score从大到小排序
zrange key start end 类似lrange操作从集合中去指定区间的元素。返回的是有序结果
zrevrange key start end 同上，返回结果是按score逆序的
zrangebyscore key min max 返回集合中score在给定区间的元素
zcount key min max 返回集合中score在给定区间的数量
zcard key 返回集合中元素个数
zscore key element  返回给定元素对应的score
zremrangebyrank key min max 删除集合中排名在给定区间的元素
zremrangebyscore key min max 删除集合中score在给定区间的元素

6. hash
redis hash是一个string类型的field和value的映射表.它的添加，删除操作都是O(1)（平均）.hash特别适合用于存储对象。相较于将对象的每个字段存成
单个string类型。将一个对象存储在hash类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。省内存的原因是新建一个hash对象时开始是用zipmap（又称为small hash）来存储的。这个zipmap其实并不是hash table，但是zipmap相比正常的hash实现可以节省不少hash本身需要的一些元数据存储开销。尽管zipmap的添加，删除，查找都是O(n)，但是由于一般对象的field数量都不太多。所以使用zipmap也是很快的,也就是说添加删除平均还是O(1)。如果field或者value的大小超出一定限制后，redis会在内部自动将zipmap替换成正常的hash实现.这个限制可以在配置文件中指定hash-max-zipmap-entries 64 #配置字段最多64个
hash-max-zipmap-value 512 #配置value最大为512字节

下面介绍hash相关命令
hset key field value 设置hash field为指定值，如果key不存在，则先创建
hget key field  获取指定的hash field
hmget key filed1....fieldN 获取全部指定的hash filed
hmset key filed1 value1 ... filedN valueN 同时设置hash的多个field
hincrby key field integer 将指定的hash filed 加上给定值
hexists key field 测试指定field是否存在
hdel key field 删除指定的hash field
hlen key 返回指定hash的field数量
hkeys key 返回hash的所有field
hvals key 返回hash的所有value
hgetall 返回hash的所有filed和value