Redis系列之五种数据类型（二）StringListSetHashSorted Set

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我是靠谱客的博主玩命钢笔，这篇文章主要介绍Redis系列之五种数据类型（二）StringListSetHashSorted Set，现在分享给大家，希望可以做个参考。

Redis命令查询

String

List

Set

Hash

Sorted Set

String

String是Redis最基本的类型，可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value。

String类型是二进制安全的。意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。（二进制安全指只关心二进制化的字符串，不关心具体格式，不会对某种字符组合给予特殊含义，比如C语言的可作为字符串结尾标识，那么C语言就不是二进制安全的）为什么是二进制安全的？虽然SDS也是把''作为字符串结尾，但是SDS通过len属性而不是''来判断字符串的结尾。SDS依然用''作为结尾只是为了兼容部分C字符串函数，通过遵循C字符串以空字符结尾的惯例，SDS可以在有需要时重用＜string.h＞函数库，从而避免了不必要的代码重复。

Redis存储图片的两种方式：

直接用String存，这样可以先把图片用base64编码，将编码结果作为value存储起来，get的时候对得到的value进行相应的base64解码即可。
将图片保存在本地（上云也可以），value直接存对应的路径即可。
将图片转为对象，通过对象的序列化与反序列化来存。

String类型是Redis最基本的数据类型，一个Redis中字符串value最多可以是512M

这里说一下Redis的Incr操作，这个操作可以对值+1，并且是原子操作。什么是原子操作？单线程中，单条指令可认为是原子操作，因为中断只发生于指令间；多线程中，不能被其它线程打断的操作就是原子操作。Redis因为是单线程的，所以这种单条指令都是原子操作。

那么Java中的i++是原子操作吗？不是。

i=0，两个线程同时执行i++100次，i的范围是多少？2~200

i++底层分为了三步：获取i值、+1操作、新值赋给i。（也就是说一共100轮，每轮分为3步操作）

现在有A、B两个线程，出现2的极端情况就是：

B线程先获取到了i的值是0，而A随后也获取到了i的值并执行了99次+1操作让i等于了99，此时B执行了1次+1操作让i等于1，此时A对i执行第100次+1操作，首先也是取i的值，结果取值为1，然后在A执行+1前B去对i执行完了100次+1，此时B最后也给i赋值为100，但是A又来最后一次对i+1，由于之前取的i是1，那么+1就是2，这次A对i进行赋值i=2把B的赋值给覆盖了，i最后就等于2.

200就是正常情况，一个线程处理完了另一个再处理。

String底层的数据结构是用的SDS（Simple Dynamic String），这是Redis自己封装的一个结构体，也就是大小可变的字符串，可以把它看做Java中的ArrayList，采用的预分配额外空间，扩容是当现在空间不够了就会新增len长度的空间，但是当大小len已大于1M时，扩容就只是增加1M的容量。

struct sdshdr {

    // buf 已占用长度
    int len;

    // buf 剩余可用长度
    int free;

    // 实际保存字符串数据的地方
    char buf[];
};

通过 len 属性， sdshdr 可以实现复杂度为 O(1)的计算长度操作（c语言不能直接得到元素个数）。

注意只有执行append之后才会创建额外1倍的空间，最开始的set后free为0

List

一个key对应的value可以有多个值，底层由双向链表实现，两端操作效率更高。

底层数据结构在值较少的情况下是zipList，也就是一块连续的内存空间，当值比较多了就会变为quickList，其实就是通过链表的方式将多个zipList链接起来。

使用zipList是为了避免为每个值都分配next、pre指针从而浪费空间，使用quickList则可以提高插入和删除的性能。（综合了链表和数组的优点）

Set

相比于List，Set可以实现自动去重并且还能提供判断一个元素是否在集合内的接口。

Set的底层在满足1. 集合元素全部是整型值；2. 集合元素个数不超过512 的情况下是intset

typedef struct intset {
    
    // 编码方式
    uint32_t encoding;

    // 集合包含的元素数量
    uint32_t length;

    // 保存元素的数组
    int8_t contents[];

} intset;

intset是有序数组（查找用的二分查找）

另外就是用的dict字典，也就是哈希表。在Java中HashSet的底层也是HashMap，不过所有value都指向一个空对象（一个空对象占16字节->8字节的mark word+8字节的class pointer），而Redis中的Set中的哈希表的value都指向null。

Hash

value就是键值对集合

相当于Java中的Map<String,Object>

应用场景比如存储用户数据，key是用户id，value可以是<"name","zhangsan">、<"age","14">...

好处是什么呢？我们想想如果不用这种方式要怎么实现，首先key还是用户id，但是value用String类型来存姓名、年龄这些数据，就要先序列化才能存，当我要修改的时候就需要先反序列化、改值、序列化，最后存进去，这样很麻烦并且不是原子操作还会引入并发修改问题。

底层数据结构是当<field,value>长度小，个数少时用zipList（键值对数量小于512，并且所有键值长度小于64字节），否则用HashTable。

Sorted Set

有序集合（Zset又称Sorted Set），和Set很相似都是字符串的去重集合，所不同的是，Zset的每个value都有一个对应的score值，用于按照从低到高的评分来对value排序，value不能重复但score可以重复。

底层数据结构用了两个，一个是hash，建立每对value和score的映射关系。

另一个是跳跃表。

有序集合的底层实现可以有很多，比如用数组，只是插入删除不方便，用红黑树虽然效率高但是太复杂，用链表在查询时需要遍历效率低，而跳跃表的效率和红黑树差不多但实现起来很简单。

如上图，第0层是原始链表，而第1、2层是索引链表（如果每个链表的数据域是很大的对象，那么索引链表只需要存关键值和几个指针，不需要存整个对象），空间复杂度没变的还是O（n），虽然空间复杂度没变但还是会多很多空间，为了节省空间我们可以多几个节点抽取为一个节点，比如隔3个或5个。这样查询的时间复杂度为O（logn）

注意，不同层的相同score节点用zipList存，比如上面3层的3个1号节点存在一个zipList中，查询时从上往下找，然后跳表每个节点是通过存指向score和value的指针找到对应的值，而非直接存值（只存指针的好处是链表节点不会太大）。