本文主要是介绍[redis] 10 种数据结构详解，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

[redis] 10 种数据结构详解

简介

5种常见数据结构

• string: 最常见的 string key value
• list: 双向链表
• set: 集合-
• zset: 有序集合
• hash: 类似 Java HashMap 和 golang 的 map 有 2 级索引

5种其他数据结构

• hypperLoglog: 基数统计
• bitmap: 位图(布隆过滤器)
• geo: 地理位置坐标
• pub/sub: 发布订阅
• stream: 流(主要用于消息队列, 解决 pub/sub 发布订阅没有消息持久化的问题)

string key value

string 是 redis 最常用最基本的数据结构, 不仅可以储存 string, 数字, 也可以是图片, 音频等更复杂的二进制数据

1. 储存结构

2.原语

SET key value[EX seconds|PX millisecods|EXAT timestamp|PXAT milliseconds-timestamp|KEEPTTL] [NX|EX] [GET]

…

hash 散列

hash 理解为一个 string 嵌套了一个 string 能执行 string 的大部分操作

1. 解决的问题

我们通过多个 string kv 去储存一个 user 对象

"user:1:name"   ->  "张三"
"user:1:age"    ->   13
"user:2:name"   ->  "李四"
...

问题:

• 多key: redis 会产生很多键 key, key 过多会拖慢整个 redis
• 可读性差
• 浪费内存: key 也要空间, 前缀是重复的
• 管理困难: 如果要删除一个缓存就需要将所有字段的 key 都删除, 比如有 2 个字段就需要删除 2 个, 比如有 10 个字段就需要删除 10 个

2. 散列的储存结构

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6OQ9kuE7-1644494146691)(images/image-20220209113746280.png)]

3. 原语

list 列表

实现是双向链表或者说一个队列

1.储存结构

2.原语

set 集合

不重复的列表, 自动去重, 类似数据集合概念(内部实现是一个 value 为 null 的 hashmap)

1.储存结构

(内部实现是一个 value 为 null 的 hashmap)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dHrOdotu-1644494146692)(images/image-20220209143243515.png)]

2.原语

zset 有序集合

通过新增 score 字段来排序, -inf 和 +inf 代表正无穷和负无穷的分数, 分数一致的成员会使用字典排序

1.储存结构

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-td9ar9CF-1644494146692)(images/image-20220209164359582.png)]

2.原语

HyperLogLog 集合唯一计数器

唯一计数器(12k就能计数2^64个成员, 计数估计算法误差0.81%)

• 统计集合成员的个数
• 并集多个 HyperLogLog

2.原语

bitmap 位图

bitmap 是一个二进制的bit数组, 能对指定的 offset 进行位操作

1. 数据结构

下面展示一个 1 byte = 8 bit(位) 的 bitmpa

位图存储的值为10010100

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ez8XcVCy-1644494146692)(images/image-20220209231147095.png)]

2.原语

geo 地理坐标

2.原语

stream 流(重要)

1. XADD 添加新元素到末尾

(1) id

XADD key id key value [key value...]

流元素的 id 由 毫秒时间戳 + 序列号组成 需要他们整体呈递增, 不然将会报错

id 使用 * 将自动生成 id

127.0.0.1:6379> XADD x1 * k1 v1
"1644465874779-0"

(2) 执行 XADD 同时用 MAXLEN 修剪流

注意观察, 这个是 XADD 执行时候修剪, 注意使用时机

127.0.0.1:6379> XADD x1 MAXLEN = 2 * k1 v1
"1644466561573-0"
127.0.0.1:6379> XADD x1 * k2 v2
"1644466573705-0"
127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "1644466561573-0"
   2) 1) "k1"
      2) "v1"
2) 1) "1644466573705-0"
   2) 1) "k2"
      2) "v2"
# 这里没有添加 MAXLEN 限制将不会生效 MAXLEN      
127.0.0.1:6379> XADD x1 * k3 v3
"1644466587887-0"
127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "1644466561573-0"
   2) 1) "k1"
      2) "v1"
2) 1) "1644466573705-0"
   2) 1) "k2"
      2) "v2"
3) 1) "1644466587887-0"
   2) 1) "k3"
      2) "v3"
# 这里添加 MAXLEN 限制将会生效 MAXLEN    
127.0.0.1:6379> XADD x1 MAXLEN = 2  * k4 v4
"1644466613469-0"
127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "1644466587887-0"
   2) 1) "k3"
      2) "v3"
2) 1) "1644466613469-0"
   2) 1) "k4"
      2) "v4"
127.0.0.1:6379> 

2. XTRIM 修剪流

我们除了执行 XADD 的时候同时使用 MAXLEN 修剪流, 我们也能用 XTRIM 单独修剪流

XTRIM key MAXLENTH|MINID =|~ threshold [limit count]

示例

127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "1644466587887-0"
   2) 1) "k3"
      2) "v3"
2) 1) "1644466613469-0"
   2) 1) "k4"
      2) "v4"
127.0.0.1:6379> XTRIM x1 MAXLEN 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "1644466613469-0"
   2) 1) "k4"
      2) "v4"
127.0.0.1:6379> 

3. XDEL 移除流中的 ID

使用

XDEL key [id...]

示例

127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "1-0"
   2) 1) "k1"
      2) "v1"
2) 1) "2-0"
   2) 1) "k2"
      2) "v2"
127.0.0.1:6379> XDEL x1 1-0 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "2-0"
   2) 1) "k2"
      2) "v2"
127.0.0.1:6379> 

4. XLEN 获取元素数量

XLEN key

示例

127.0.0.1:6379> XRANGE x1 - +
1) 1) "2-0"
   2) 1) "k2"
      2) "v2"
127.0.0.1:6379> XLEN x1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> 

5. XRANGE、XREVRANGE：访问流中元素

XRANGE 可以获取流的单个元素, 多个元素, 以及迭代整个流

XRANGE key start-id end-id [COUNT n]

迭代整个流可以通过每次访问用 COUNT 限制 1 个然后下一次访问的时候用 start-id 赋值位 上一次的成员的 id + 1

就能范围缩小从而迭代下一个元素

这里 start-id 将会获取大于等于 start-id 的成员

6. XREAD 从一个和多个 stream 用阻塞或者非阻塞的方式获取流

XREAD [COUNT n] [BLOCK milliseconds] STREAMS key [key...] id [id...]

这里 id 将会获取大于 id 的成员

如果 id 为 $ 将会仅仅获取命令执行之后的最新的流

BLOCK 有流就会返回, 比如要求有 COUNT 为 3, 只能读取到 2 个就直接返回 2 个.

7. XGROUP 消费组

(1) 创建消费组

XGROUP [CREATE key groupname id-or-$] [SETID key groupname id-or-$] [DESTROY key groupname] [DELCONSUMER key groupname consumername]

• key 为流的名称,不存在就创建
• groupname 是消费者的名称
• id-or-$: id 代表从 id 位置开始, $ 代表从尾部开始, 就是之前的信息会忽略

从头开始消费

XGROUP CREATE mystream groupname 0-0

只是消费最新的信息

XGROUP CREATE mystream groupname $

(2) 在消费组里消费信息

• 同一个 stream 可以创建多个消费组
• 同一个消费组的信息只能被一个消费者读取

XREADGROUP GROUP group consumer [COUNT count] [BLOCK milliseconds] [NOACK] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]

同理 XREAD 命令, 新增的字段如下

• group 是创建的消费组的名称
• consumer 是消费者的名称, 用户自定义
• id: 消息的 id (> 就是读取一条未递送的消息), 读取之后的消息同一个消息组的其他消费者将不能再次读取

127.0.0.1:6379> XADD x1 1 k1 v1
"1-0"
# 创建 g1 消费组, 读取最新的内容
127.0.0.1:6379> XGROUP CREATE x1 g1 $
OK
# 使用 c1 读取 g1 消费组中的内容, 没有最新内容返回 nil
127.0.0.1:6379> XREADGROUP GROUP g1 c1 STREAMS x1 > 
(nil)
# 给 stream x1 添加内容, g1 会共享到 x1 的天降
127.0.0.1:6379> XADD x1 2 k2 v2
"2-0"
# 使用 c1 读取 g1 消费组中的内容
127.0.0.1:6379> XREADGROUP GROUP g1 c1 STREAMS x1 > 
1) 1) "x1"
   2) 1) 1) "2-0"
         2) 1) "k2"
            2) "v2"
# 使用 c1 读取 g1 消费组中的内容, 没有最新内容返回 nil            
127.0.0.1:6379> XREADGROUP GROUP g1 c1 STREAMS x1 > 
(nil)
# 使用 新的消费者 c2 读取 g1 消费组中的内容, 没有最新内容返回 nil, 一个消息在一个消费组里面只能被消费者消费一次
127.0.0.1:6379> XREADGROUP GROUP g1 c2 STREAMS x1 > 
(nil)
# 消费者处理完消息之后发送 ACK 确认, 消息就从待处理变成已确认
127.0.0.1:6379> XACK x1 g1 2-0
(integer) 1
# 只能确认一次
127.0.0.1:6379> XACK x1 g1 2-0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> 

(3) XACK 确认

XACK key groupname id

通过 id 确认消息

消息添加后在消息组中 4 个状态

1. 不存在
2. 未递送
3. 待处理
4. 已确认

转换关系如下:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-g0O6zVS7-1644494146693)(images/image-20220210170444852.png)]

示例

127.0.0.1:6379> XREADGROUP GROUP g1 c1 STREAMS x1 >
1) 1) "x1"
   2) 1) 1) "3-0"
         2) 1) "k3"
            2) "v3"
# 查看没有确认的消息            
127.0.0.1:6379> XPENDING x1 g1 
1) (integer) 1
2) "3-0"
3) "3-0"
4) 1) 1) "c1"
      2) "1"
# 确认消息      
127.0.0.1:6379> XACK x1 g1 3-0
(integer) 1
127.0.0.1:6379> XPENDING x1 g1 
1) (integer) 0
2) (nil)
3) (nil)
4) (nil)
127.0.0.1:6379> 

(4) 管理消费组

8. 查看取待处理的消息

XPENDING key groupname [start stop count] [consumer]

(1) 查看所有消费者的待处理消息

127.0.0.1:6379> XPENDING x1 g1 
1) (integer) 2 # 待处理消息数量
2) "3-0"       # 首条未读消息的id
3) "4-0"       # 最后一台未读消息的id
4) 1) 1) "c1"  # 各个消费者目前正在处理消息的数量
      2) "1"
   2) 1) "c2"
      2) "1"
127.0.0.1:6379> 

(2) 查看具体一个消费者的待处理消息

127.0.0.1:6379> XPENDING x1 g1 - + 1 c1
1) 1) "4-0"                 # 消息 id
   2) "c1"                  # 消费者
   3) (integer) 3321593     # 消息处理的时间
   4) (integer) 1           # 消息消费的次数
127.0.0.1:6379> 

9. XCLAIM：转移消息的归属权

XCLAIM key groupname new_consuemr max_pending_time id [id...]

旧的消费者需要在 max_pending_time 的期限中 XACK 信息, 否则消息的归属权将会转移

10. XINFO：查看流和消费者组的相关信息

(1) HELP 帮助

127.0.0.1:6379> XINFO HELP
1) XINFO <subcommand> [<arg> [value] [opt] ...]. Subcommands are:
2) CONSUMERS <key> <groupname>           # 1.展示 consuemr 信息
3)     Show consumers of <groupname>.     
4) GROUPS <key>                          # 2. 展示 group 信息
5)     Show the stream consumer groups.  
6) STREAM <key> [FULL [COUNT <count>]    # 3. 展示 stream 消息
7)     Show information about the stream. 
8) HELP
9)     Prints this help.
127.0.0.1:6379> 

(2) CONSUMERS 查看消费组里的消费者

127.0.0.1:6379> XINFO CONSUMERS x1 g1
1) 1) "name"        # 1. 消费者名称
   2) "c1"
   3) "pending"     # 2. pending 
   4) (integer) 1
   5) "idle"        # 3. 处理的时间,还没有规范
   6) (integer) 4116697
2) 1) "name"
   2) "c2"
   3) "pending"
   4) (integer) 1   
   5) "idle"
   6) (integer) 3980477
127.0.0.1:6379> 

(3) STREAM 查看流的信息

127.0.0.1:6379> XINFO STREAM x1
 1) "length"  #成员数量
 2) (integer) 4
 3) "radix-tree-keys" #基树键的数量
 4) (integer) 1
 5) "radix-tree-nodes" # 基树节点的数量
 6) (integer) 2
 7) "last-generated-id" #最后一个节点的 id
 8) "4-0"
 9) "groups"  #消费者数量
10) (integer) 1
11) "first-entry"  #最开始的成员
12) 1) "1-0"
    2) 1) "k1"
       2) "v1"
13) "last-entry" #最后的成员
14) 1) "4-0"
    2) 1) "k4"
       2) "v4"
127.0.0.1:6379> 

pub/sub 发布订阅

发布订阅就像广播, 是无状态的, 订阅者没有收到就丢失了, 不会储存旧信息也不会持久化

1. 发布订阅频道

发布者发布的消息能被多个订阅者接收

2. 发布订阅模式

模式匹配可以 一个 pattern 订阅多个模式

3.原语

数据库

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