Redis可以做哪些事?

Java旅途 2020/11/1 8:03:48

Redis是一种基于键值对的NoSQL数据库,它的值主要由string(字符串),hash(哈希),list(列表),set(集合),zset(有序集合)五种基本数据结构构成,除此之外还支持一些其他的数据结构和算法。key都是由字符串构成的,那么这五种数据结构的使用场景有哪些?一起来看…

Redis是一种基于键值对的NoSQL数据库,它的值主要由string(字符串),hash(哈希),list(列表),set(集合),zset(有序集合)五种基本数据结构构成,除此之外还支持一些其他的数据结构和算法。key都是由字符串构成的,那么这五种数据结构的使用场景有哪些?一起来看看!

一 字符串

字符串类型是Redis最基础的数据结构,字符串类型可以是JSONXML甚至是二进制的图片等数据,但是最大值不能超过512MB。

1.1 内部编码

Redis会根据当前值的类型和长度决定使用哪种内部编码来实现。

字符串类型的内部编码有3种:

  1. int:8个字节的长整型。
  2. embstr:小于等于39个字节的字符串。
  3. raw:大于39个字节的字符串。

1.2 使用场景

1.2.1 缓存

在web服务中,使用MySQL作为数据库,Redis作为缓存。由于Redis具有支撑高并发的特性,通常能起到加速读写和降低后端压力的作用。web端的大多数请求都是从Redis中获取的数据,如果Redis中没有需要的数据,则会从MySQL中去获取,并将获取到的数据写入redis。

1.2.2 计数

Redis中有一个字符串相关的命令incr keyincr命令对值做自增操作,返回结果分为以下三种情况:

  • 值不是整数,返回错误
  • 值是整数,返回自增后的结果
  • key不存在,默认键为0,返回1

比如文章的阅读量,视频的播放量等等都会使用redis来计数,每播放一次,对应的播放量就会加1,同时将这些数据异步存储到数据库中达到持久化的目的。

1.2.3 共享Session

在分布式系统中,用户的每次请求会访问到不同的服务器,这就会导致session不同步的问题,假如一个用来获取用户信息的请求落在A服务器上,获取到用户信息后存入session。下一个请求落在B服务器上,想要从session中获取用户信息就不能正常获取了,因为用户信息的session在服务器A上,为了解决这个问题,使用redis集中管理这些session,将session存入redis,使用的时候直接从redis中获取就可以了。

1.2.4 限速

为了安全考虑,有些网站会对IP进行限制,限制同一IP在一定时间内访问次数不能超过n次。

二 哈希

Redis中,哈希类型是指一个键值对的存储结构。

2.1 内部编码

哈希类型的内部编码有两种:

  • ziplist(压缩列表):当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置(默认512个)同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置(默认64字节)时使用。ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储,所以比hashtable更加节省内存。
  • hashtable(哈希表):当ziplist不能满足要求时,会使用hashtable。

2.2 使用场景

由于hash类型存储的是一个键值对,比如数据库有以下一个用户表结构

id name age
1 Java旅途 18

将以上信息存入redis,用表明:id作为key,用户属性作为值:

hset user:1 name Java旅途 age 18

使用哈希存储会比字符串更加方便直观

三 列表

列表类型用来存储多个有序的字符串,一个列表最多可以存储2^32-1个元素,列表的两端都可以插入和弹出元素。

3.1 内部编码

列表的内部编码有两种:

  • ziplist(压缩列表):当哈希类型元素个数小于list-max-ziplist-entries配置(默认512个)同时所有值都小于list-max-ziplist-value配置(默认64字节)时使用。ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储,所以比hashtable更加节省内存。
  • linkedlist(链表):当ziplist不能满足要求时,会使用linkedlist。

3.2 使用场景

3.2.1 消息队列

列表用来存储多个有序的字符串,既然是有序的,那么就满足消息队列的特点。使用lpush+rpop或者rpush+lpop实现消息队列。除此之外,redis支持阻塞操作,在弹出元素的时候使用阻塞命令来实现阻塞队列。

3.2.2 栈

由于列表存储的是有序字符串,满足队列的特点,也就能满足栈先进后出的特点,使用lpush+lpop或者rpush+rpop实现栈。

3.2.3 文章列表

因为列表的元素不但是有序的,而且还支持按照索引范围获取元素。因此我们可以使用命令lrange key 0 9分页获取文章列表

四 集合

集合类型也可以保存多个字符串元素,与列表不同的是,集合中不允许有重复元素并且集合中的元素是无序的。一个集合最多可以存储2^32-1个元素。

4.1 内部编码

集合类型的内部编码有两种:

  • intset(整数集合):当集合中的元素都是整数且元素个数小于set-max-intset-entries配置(默认512个)时,redis会选用intset来作为集合的内部实现,从而减少内存的使用。
  • hashtable(哈希表):当intset不能满足要求时,会使用hashtable。

4.2 使用场景

4.2.1 用户标签

例如一个用户对篮球、足球感兴趣,另一个用户对橄榄球、乒乓球感兴趣,这些兴趣点就是一个标签。有了这些数据就可以得到喜欢同一个标签的人,以及用户的共同感兴趣的标签。给用户打标签的时候需要①给用户打标签,②给标签加用户,需要给这两个操作增加事务。

  • 给用户打标签
sadd user:1:tags tag1 tag2
  • 给标签添加用户
sadd tag1:users user:1

sadd tag2:users user:1

使用交集(sinter)求两个user的共同标签

sinter user:1:tags user:2:tags

4.2.2 抽奖功能

集合有两个命令支持获取随机数,分别是:

  • 随机获取count个元素,集合元素个数不变

srandmember key [count]

  • 随机弹出count个元素,元素从集合弹出,集合元素个数改变

spop key [count]

用户点击抽奖按钮,参数抽奖,将用户编号放入集合,然后抽奖,分别抽一等奖、二等奖,如果已经抽中一等奖的用户不能参数抽二等奖则使用spop,反之使用srandmember

五 有序集合

有序集合和集合一样,不能有重复元素。但是可以排序,它给每个元素设置一个score作为排序的依据。最多可以存储2^32-1个元素。

5.1 内部编码

有序集合类型的内部编码有两种:

  • ziplist(压缩列表):当有序集合的元素个数小于list-max-ziplist-entries配置(默认128个)同时所有值都小于list-max-ziplist-value配置(默认64字节)时使用。ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储,更加节省内存。

  • skiplist(跳跃表):当不满足ziplist的要求时,会使用skiplist。

5.2 使用场景

5.2.1 排行榜

用户发布了n篇文章,其他人看到文章后给喜欢的文章点赞,使用score来记录点赞数,有序集合会根据score排行。流程如下

用户发布一篇文章,初始点赞数为0,即score为0

zadd user:article 0 a

有人给文章a点赞,递增1

zincrby user:article 1 a

查询点赞前三篇文章

zrevrangebyscore user:article 0 2

查询点赞后三篇文章

zrangebyscore user:article 0 2

5.2.2 延迟消息队列

下单系统,下单后需要在15分钟内进行支付,如果15分钟未支付则自动取消订单。将下单后的十五分钟后时间作为score,订单作为value存入redis,消费者轮询去消费,如果消费的大于等于这笔记录的score,则将这笔记录移除队列,取消订单。

总结

在开发中,字符串类型是用的最多的数据类型,导致我们忽视了redis的其他四种数据类型,在具体场景下选择具体的数据类型对提升redis性能有非常大的帮助。redis虽然支持消息队列的实现,但是并不支持ack。所以redis实现的消息队列不能保证消息的可靠性,除非自己实现消息确认机制,不过这非常麻烦,所以如果是重要的消息还是推荐使用专门的消息队列去做。


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