Redis基础、高级特性与性能调优-Redis的数据结构和相关常用命令
2017-08-05 00:00
806 查看
redis数据结构主要分为
String
set
hashset
list
map
与String相关的常用命令:
SET:为一个key设置value,可以配合EX/PX参数指定key的有效期,通过NX/XX参数针对key是否存在的情况进行区别操作,时间复杂度O(1)
GET:获取某个key对应的value,时间复杂度O(1)
GETSET:为一个key设置value,并返回该key的原value,时间复杂度O(1)
MSET:为多个key设置value,时间复杂度O(N)
MSETNX:同MSET,如果指定的key中有任意一个已存在,则不进行任何操作,时间复杂度O(N)
MGET:获取多个key对应的value,时间复杂度O(N)
上文提到过,Redis的基本数据类型只有String,但Redis可以把String作为整型或浮点型数字来使用,主要体现在INCR、DECR类的命令上:
INCR:将key对应的value值自增1,并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
INCRBY:将key对应的value值自增指定的整型数值,并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
DECR/DECRBY:同INCR/INCRBY,自增改为自减。
INCR/DECR系列命令要求操作的value类型为String,并可以转换为64位带符号的整型数字,否则会返回错误。
也就是说,进行INCR/DECR系列命令的value,必须在[-2^63 ~ 2^63 - 1]范围内。
前文提到过,Redis采用单线程模型,天然是线程安全的,这使得INCR/DECR命令可以非常便利的实现高并发场景下的精确控制。
设置库存总量:
库存扣减+余量校验:
当DECR命令返回值大于等于0时,说明库存余量校验通过,如果返回小于0的值,则说明库存已耗尽。
假设同时有300个并发请求进行库存扣减,Redis能够确保这300个请求分别得到99到-200的返回值,每个请求得到的返回值都是唯一的,绝对不会找出现两个请求得到一样的返回值的情况。
设置序列起始值:
[code]SET sequence "10000"[/code]
获取一个序列值:
String
set
hashset
list
map
String
String是Redis的基础数据类型,Redis没有Int、Float、Boolean等数据类型的概念,所有的基本类型在Redis中都以String体现。与String相关的常用命令:
SET:为一个key设置value,可以配合EX/PX参数指定key的有效期,通过NX/XX参数针对key是否存在的情况进行区别操作,时间复杂度O(1)
GET:获取某个key对应的value,时间复杂度O(1)
GETSET:为一个key设置value,并返回该key的原value,时间复杂度O(1)
MSET:为多个key设置value,时间复杂度O(N)
MSETNX:同MSET,如果指定的key中有任意一个已存在,则不进行任何操作,时间复杂度O(N)
MGET:获取多个key对应的value,时间复杂度O(N)
上文提到过,Redis的基本数据类型只有String,但Redis可以把String作为整型或浮点型数字来使用,主要体现在INCR、DECR类的命令上:
INCR:将key对应的value值自增1,并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
INCRBY:将key对应的value值自增指定的整型数值,并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
DECR/DECRBY:同INCR/INCRBY,自增改为自减。
INCR/DECR系列命令要求操作的value类型为String,并可以转换为64位带符号的整型数字,否则会返回错误。
也就是说,进行INCR/DECR系列命令的value,必须在[-2^63 ~ 2^63 - 1]范围内。
前文提到过,Redis采用单线程模型,天然是线程安全的,这使得INCR/DECR命令可以非常便利的实现高并发场景下的精确控制。
例1:库存控制
在高并发场景下实现库存余量的精准校验,确保不出现超卖的情况。设置库存总量:
SET inv:remain "100"
库存扣减+余量校验:
DECR inv:remain
当DECR命令返回值大于等于0时,说明库存余量校验通过,如果返回小于0的值,则说明库存已耗尽。
假设同时有300个并发请求进行库存扣减,Redis能够确保这300个请求分别得到99到-200的返回值,每个请求得到的返回值都是唯一的,绝对不会找出现两个请求得到一样的返回值的情况。
例2:自增序列生成
实现类似于RDBMS的Sequence功能,生成一系列唯一的序列号设置序列起始值:
[code]SET sequence "10000"[/code]
获取一个序列值:
INCR sequence[/code]
直接将返回值作为序列使用即可。
获取一批(如100个)序列值:
INCRBY sequence 100
假设返回值为N,那么[N - 99 ~ N]的数值都是可用的序列值。
当多个客户端同时向Redis申请自增序列时,Redis能够确保每个客户端得到的序列值或序列范围都是全局唯一的,绝对不会出现不同客户端得到了重复的序列值的情况。
redis incr和decr指令可以实现计数器,还有分布式系统中批量生成唯一性id的实现方案,
List
Redis的List是链表型的数据结构,可以使用LPUSH/RPUSH/LPOP/RPOP等命令在List的两端执行插入元素和弹出元素的操作。虽然List也支持在特定index上插入和读取元素的功能,但其时间复杂度较高(O(N)),应小心使用。
与List相关的常用命令:
LPUSH:向指定List的左侧(即头部)插入1个或多个元素,返回插入后的List长度。时间复杂度O(N),N为插入元素的数量
RPUSH:同LPUSH,向指定List的右侧(即尾部)插入1或多个元素
LPOP:从指定List的左侧(即头部)移除一个元素并返回,时间复杂度O(1)
RPOP:同LPOP,从指定List的右侧(即尾部)移除1个元素并返回
LPUSHX/RPUSHX:与LPUSH/RPUSH类似,区别在于,LPUSHX/RPUSHX操作的key如果不存在,则不会进行任何操作
LLEN:返回指定List的长度,时间复杂度O(1)
LRANGE:返回指定List中指定范围的元素(双端包含,即LRANGE key 0 10会返回11个元素),时间复杂度O(N)。应尽可能控制一次获取的元素数量,一次获取过大范围的List元素会导致延迟,同时对长度不可预知的List,避免使用LRANGE key 0 -1这样的完整遍历操作。
应谨慎使用的List相关命令:
LINDEX:返回指定List指定index上的元素,如果index越界,返回nil。index数值是回环的,即-1代表List最后一个位置,-2代表List倒数第二个位置。时间复杂度O(N)
LSET:将指定List指定index上的元素设置为value,如果index越界则返回错误,时间复杂度O(N),如果操作的是头/尾部的元素,则时间复杂度为O(1)
LINSERT:向指定List中指定元素之前/之后插入一个新元素,并返回操作后的List长度。如果指定的元素不存在,返回-1。如果指定key不存在,不会进行任何操作,时间复杂度O(N)
由于Redis的List是链表结构的,上述的三个命令的算法效率较低,需要对List进行遍历,命令的耗时无法预估,在List长度大的情况下耗时会明显增加,应谨慎使用。
换句话说,Redis的List实际是设计来用于实现队列,而不是用于实现类似ArrayList这样的列表的。如果你不是想要实现一个双端出入的队列,那么请尽量不要使用Redis的List数据结构。
为了更好支持队列的特性,Redis还提供了一系列阻塞式的操作命令,如BLPOP/BRPOP等,能够实现类似于BlockingQueue的能力,即在List为空时,阻塞该连接,直到List中有对象可以出队时再返回。针对阻塞类的命令,此处不做详细探讨,请参考官方文档(https://redis.io/topics/data-types-intro) 中"Blocking operations on lists"一节。
Hash即哈希表,Redis的Hash和传统的哈希表一样,是一种field-value型的数据结构,可以理解成将HashMap搬入Redis。
Hash非常适合用于表现对象类型的数据,用Hash中的field对应对象的field即可。
Hash的优点包括:
可以实现二元查找,如"查找ID为1000的用户的年龄"
比起将整个对象序列化后作为String存储的方法,Hash能够有效地减少网络传输的消耗
当使用Hash维护一个集合时,提供了比List效率高得多的随机访问命令
与Hash相关的常用命令:
HSET:将key对应的Hash中的field设置为value。如果该Hash不存在,会自动创建一个。时间复杂度O(1)
HGET:返回指定Hash中field字段的值,时间复杂度O(1)
HMSET/HMGET:同HSET和HGET,可以批量操作同一个key下的多个field,时间复杂度:O(N),N为一次操作的field数量
HSETNX:同HSET,但如field已经存在,HSETNX不会进行任何操作,时间复杂度O(1)
HEXISTS:判断指定Hash中field是否存在,存在返回1,不存在返回0,时间复杂度O(1)
HDEL:删除指定Hash中的field(1个或多个),时间复杂度:O(N),N为操作的field数量
HINCRBY:同INCRBY命令,对指定Hash中的一个field进行INCRBY,时间复杂度O(1)
应谨慎使用的Hash相关命令:
HGETALL:返回指定Hash中所有的field-value对。返回结果为数组,数组中field和value交替出现。时间复杂度O(N)
HKEYS/HVALS:返回指定Hash中所有的field/value,时间复杂度O(N)
上述三个命令都会对Hash进行完整遍历,Hash中的field数量与命令的耗时线性相关,对于尺寸不可预知的Hash,应严格避免使用上面三个命令,而改为使用HSCAN命令进行游标式的遍历,具体请见 https://redis.io/commands/scan
Set
Redis Set是无序的,不可重复的String集合。
与Set相关的常用命令:
SADD:向指定Set中添加1个或多个member,如果指定Set不存在,会自动创建一个。时间复杂度O(N),N为添加的member个数
SREM:从指定Set中移除1个或多个member,时间复杂度O(N),N为移除的member个数
SRANDMEMBER:从指定Set中随机返回1个或多个member,时间复杂度O(N),N为返回的member个数
SPOP:从指定Set中随机移除并返回count个member,时间复杂度O(N),N为移除的member个数
SCARD:返回指定Set中的member个数,时间复杂度O(1)
SISMEMBER:判断指定的value是否存在于指定Set中,时间复杂度O(1)
SMOVE:将指定member从一个Set移至另一个Set
慎用的Set相关命令:
SMEMBERS:返回指定Hash中所有的member,时间复杂度O(N)
SUNION/SUNIONSTORE:计算多个Set的并集并返回/存储至另一个Set中,时间复杂度O(N),N为参与计算的所有集合的总member数
SINTER/SINTERSTORE:计算多个Set的交集并返回/存储至另一个Set中,时间复杂度O(N),N为参与计算的所有集合的总member数
SDIFF/SDIFFSTORE:计算1个Set与1或多个Set的差集并返回/存储至另一个Set中,时间复杂度O(N),N为参与计算的所有集合的总member数
上述几个命令涉及的计算量大,应谨慎使用,特别是在参与计算的Set尺寸不可知的情况下,应严格避免使用。可以考虑通过SSCAN命令遍历获取相关Set的全部member(具体请见 https://redis.io/commands/scan ),如果需要做并集/交集/差集计算,可以在客户端进行,或在不服务实时查询请求的Slave上进行。
Sorted Set
Redis Sorted Set是有序的、不可重复的String集合。Sorted Set中的每个元素都需要指派一个分数(score),Sorted Set会根据score对元素进行升序排序。如果多个member拥有相同的score,则以字典序进行升序排序。
Sorted Set非常适合用于实现排名。
Sorted Set的主要命令:
ZADD:向指定Sorted Set中添加1个或多个member,时间复杂度O(Mlog(N)),M为添加的member数量,N为Sorted Set中的member数量
ZREM:从指定Sorted Set中删除1个或多个member,时间复杂度O(Mlog(N)),M为删除的member数量,N为Sorted Set中的member数量
ZCOUNT:返回指定Sorted Set中指定score范围内的member数量,时间复杂度:O(log(N))
ZCARD:返回指定Sorted Set中的member数量,时间复杂度O(1)
ZSCORE:返回指定Sorted Set中指定member的score,时间复杂度O(1)
ZRANK/ZREVRANK:返回指定member在Sorted Set中的排名,ZRANK返回按升序排序的排名,ZREVRANK则返回按降序排序的排名。时间复杂度O(log(N))
ZINCRBY:同INCRBY,对指定Sorted Set中的指定member的score进行自增,时间复杂度O(log(N))
慎用的Sorted Set相关命令:
ZRANGE/ZREVRANGE:返回指定Sorted Set中指定排名范围内的所有member,ZRANGE为按score升序排序,ZREVRANGE为按score降序排序,时间复杂度O(log(N)+M),M为本次返回的member数
ZRANGEBYSCORE/ZREVRANGEBYSCORE:返回指定Sorted Set中指定score范围内的所有member,返回结果以升序/降序排序,min和max可以指定为-inf和+inf,代表返回所有的member。时间复杂度O(log(N)+M)
ZREMRANGEBYRANK/ZREMRANGEBYSCORE:移除Sorted Set中指定排名范围/指定score范围内的所有member。时间复杂度O(log(N)+M)
上述几个命令,应尽量避免传递[0 -1]或[-inf +inf]这样的参数,来对Sorted Set做一次性的完整遍历,特别是在Sorted Set的尺寸不可预知的情况下。可以通过ZSCAN命令来进行游标式的遍历(具体请见 https://redis.io/commands/scan ),或通过LIMIT参数来限制返回member的数量(适用于ZRANGEBYSCORE和ZREVRANGEBYSCORE命令),以实现游标式的遍历。
相关文章推荐
- Redis 宝典 | 基础、高级特性与性能调优
- redis基础,高级特性与性能调优
- Redis基础、高级特性与性能调优
- Redis基础、高级特性与性能调优
- Redis 基础、高级特性与性能调优
- redis基础,高级特性和性能调优-redis的优缺点
- Redis基础、高级特性与性能调优-pilelining,事务,scripting
- Redis基础、高级特性与性能调优
- Redis基础、高级特性与性能调优-内存管理与数据淘汰机制
- Redis 基础、高级特性与性能调优
- Redis基础、高级特性与性能调优-redis的持久化
- Redis基础、高级特性与性能调优
- Redis基础、高级特性与性能调优
- redis学习笔记5,键值相关命令+Redis高级使用特性
- redis常用命令及高级特性
- redis常用命令及高级应用--服务器相关命令
- 总结redis第二部分(redis常用命令、高级命令特性以及与java代码的结合)
- redis常用命令及高级应用之键值的相关命令
- 介绍 redis-Bit-Map 的相关命令和常用场景
- NoSQL数据库之Redis数据库管理五(Redis的常用命令及高级应用)