Redis面试整理:Redis几种数据类型的用法和应用场景重新梳理了一下

代码鄙视员 2020-11-16 10:09:27 ⋅ 324 阅读

1、字符串

1.1 介绍

string 字符串类型是Redis中最为常用和基础的存储类型,是一个由字节组成的序列,他在Redis中是二进制安全的,也可以认为string字符串数据类型能够接收任何格式的数据,像JPEG图像数、Json等,是标准的key-value,一般来存字符串,整数和浮点数。

  • 数据长度:string字符串类型最大能容纳的512MB的数据长度。
面试官经常问的Redis几种数据类型的用法和应用场景整理好了

 


1.2 使用场景

最常见的使用场景就是对于网站访问量的统计,例如在线人数、点赞数量和访问人数等。

总体来说Redis的string字符串类型主要有以下几种应用场景:

  • 计数器

string类型的incr和decr命令可以将key中存储的数字进行+1、-1,这两种操作具有原子性,所以是安全的。所以在记录评论数、网站访问次数、商品销量等场景中可以用到。

  • 分布式锁

string类型中可以使用setnx 来判断“当key不存在时,设置数值并返回1,当key存在时,返回0”。整个操作过程是原子性的执行,所以可以用在分布式锁的场景中,返回1获得锁,返回0没有获得所。

jedisCommands.set("key", "1", "NX", "EX", 60);//如果"key"不存在,则将其设值为1,同时设置60秒的自动过期时间
  • 存储对象

大家都知道JSON具有强大的兼容性、易用性和可读性,可以在对象和JSON字符串间相互转换。所以可以将用户信息、商品信息等存储在string类型中。

1.3 更多特性

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// string
async function stringFun() {
    const [key1, key2, key3, key4, key5] = ["key1", "key2", "key3", "key4", "key5"];
    const [v1, v2, v3, v4, v5] = ["v1", "v2", "v3", "v4", "v5"];
    // 1. set get
    await redis.set(key1, v1);
    // 2. 过期时间
    await redis.setex(key2, 10, v2);
    // 3. 自增
    await redis.incr(key3);
    // 4. 加减
    await redis.incrby(key3, 100);
    // 5. 是否存在
    const judgeKey4 = await redis.exists(key4);
    // 6. value length
    const keyLen = await redis.strlen(key1);

    const getValue = await redis.get(key1);
    const hgetVaule = await redis.mget(key1, key2, key3);
    console.log("getValue : ", getValue);
    console.log("hgetVaule : ", hgetVaule);
    console.log("judgeKey4 : ", judgeKey4);

    // 6. 删除
    await redis.del(key1, key2, key3, key4);
    process.exit(1);
};

2、Hash

2.1 介绍

在Redis中Hash数据类型可以看成具有string key和value的map容器,hash支持可以将多个key/value 存储到一个key 中。

  • 数据长度:每个 hash 可以存储 232 - 1 键值对(40多亿)。

2.2 使用场景

  • 购物车

以用户id为key,商品id为field,商品数量为value,恰好构成了购物车的3个要素,如下图所示。

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  • 存储对象

hash类型是key、field和value结构,与常用的对象id、属性和值相似,所以也可以用来存储对象。

2.3 更多特性

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/**
 * Hash
 * 应用场景:
 * 1. 【存-取-改】用户信息【ID、name、age..】,无需set\get string 序列化。
 * 2. 初始化,缓存用户信息
 * 3. 购物车,用户ID:物品ID、数量增减、删除
 * 4. 商品的价格、销量、关注数、评价数等可能经常发生变化的属性,就适合存储在hash类型里
 */
async function hashFun() {
    const userObj = { id: 1, name: 'zhangsan', age: 18 }
    const userKey = 'user_1';
    // 1. hset key filed value
    await redis.hset(userKey, userObj);
    // 2. 所有的key
    const hkeys = await redis.hkeys(userKey);
    // 3. 整个value
    const hgetall = await redis.hgetall(userKey);
    console.log('hkeys: ', hkeys)
    console.log('hgetall: ', hgetall)
    // 4. 更改单个数值
    await redis.hset(userKey, 'age', 100);
    // 5. 字段加减
    await redis.hincrby(userKey, 'age', -90);
    const hgetall1 = await redis.hgetall(userKey);
    console.log('hgetall--: ', hgetall1)
    // 6. hsetnx 如果存在key,则不更新
    await redis.hsetnx(userKey, 'name', 'lisi');
    // !7. expire 设置过期时间
    await redis.expire(userKey, 2);
    process.exit(1);
    /** 
    
    % ts-node base.ts
    hkeys:  [ 'id', 'name', 'age' ]
    hgetall:  { id: '1', name: 'zhangsan', age: '18' }
    hgetall--:  { id: '1', name: 'zhangsan', age: '10' }
    
    */
}

3、List

3.1 介绍

可以将Redis的List类型看作是简单的字符串列表,由于Redis的List数据类型允许用户从序列的两端推入或弹出元素,并且List列表也是由多个字符串值组成的有序、可重复的序列链表结构,所以在获取元素时越接近两端速度就越快。即使存储了上千万的列表元素,在获取头部或者尾部的时候也是飞快的。

  • 数据长度:List中可以包含的最大元素数量是4294967295。

3.2 使用场景

  • 消息队列

可以使用list类型的lpop和rpush功能来实现队列功能,因此可以时间简单的点对点的消息队列。在具体的开发中不建议使用,可以采用市场上比较成熟的中间件Kafak、RabbitMQ和RabbitMQ等。

  • 排行榜

List数据类型的lrange命令可以分页查看队列中的数据,在实际应用场景中可以把销量、积分和成绩等排名信息每隔一段时间存储到Redis的List类型中。

只有定时计算的数据才适合使用list类型存储,不支持实时计算。

  • 最新列表

上面提到使用lpop和rpush来实现消息队列功能,那么也同样的可以实现最新列表功能,可以通过lpush命令将新数据写入列表中,接着用lrange命令去读取最新的元素列表。

3.3 更多特性

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/**
 * 列表
 * 1. list类型是用来存储多个【有序】的字符串的,支持存储【2^32次方-1】个元素。
 * 2. 应用场景
 *      1. 栈: lpush + lpop
 *      2. 队列:lpush + rpop
 *      3. 定长队列:lpush + ltrim
 *      4. 消息队列:lpush + brpop
 */
async function listFun(){
    const bookKey = 'books';
    const bookValue = ['C', 'C++', 'Java', 'OC', 'Node'];
    // 1. 栈【左进左出】
    // C->Node 左:进入队列。
    await redis.lpush(bookKey, bookValue);
    const llen = await redis.llen(bookKey);
    let i = 0;
    while(i < llen) {
        // 左出
        const item = await redis.lpop(bookKey);
        console.log('出栈:', item);
        i++;
    }
    console.log('------');
    // 2. 左进右出
    await redis.lpush(bookKey, bookValue);
    const len = await redis.llen(bookKey);
    let index = 0;
    while(index < len) {
        // 左出
        const item = await redis.rpop(bookKey);
        console.log('出队列-:', item);
        index++;
    }
    console.log('------');    
    /** 
     * 3. 固定长度的队列
     *      1. 队列结合 ltrim,  【保留起止位置内,删除其他】:start_index和end_index定义了一个区间内的值将被保留下来
    */
    await redis.lpush(bookKey, bookValue);
    // 保留【前三个】
    await redis.ltrim(bookKey, 0, 2);
    // 获取【队列全部信息】
    const firstThree = await redis.lrange(bookKey, 0, -1);
    console.log('队列全部信息', firstThree);
    process.exit(1);
}

4、Set

4.1 介绍

set类型是string类型的集合,其特点是集合元素无序且不重复,和列表一样,在执行插入、删除和判断是否存在某元素时,效率是很高的。

  • 数据长度:Set可包含的最大元素数量是4294967295。

4.2 使用场景

  • 好友/关注/粉丝/感兴趣的人集合

Set类型唯一的特点是适合用于存储好友/关注/粉丝/感兴趣的人集合,集合中的元素数量可能很多,那么如果每次都全部取出来会耗费不小的成本,Set类型刚好是一个非常实用的命令用于直接操作这些集合,如

a. sinter命令可以获得A和B两个用户的共同好友

b. sismember命令可以判断A是否是B的好友

c. scard命令可以获取好友数量

c. 关注时,smove命令可以将B从A的粉丝集合转移到A的好友集合

  • 随机元素展示

例如应用的首页展示的区域是有先的,但是不能每个用户展示的内容是固定的,将会让用户感觉到视觉疲劳。那么可以先将一批可以展示的元素写入Set集合中,再从中随机获取,用户每次刷新也可以随机看到这些元素。

set类型适合存放所有需要展示的内容,而srandmember命令则可以从中随机获取几个。

  • 黑/白名单

在秒杀、抢购等业务场景中,在设计安全性的时候需要考虑设置用户黑名单、ip黑名单和设备黑名单等,Set数据类型适合存储这些黑名单数据,sismember命令可用于判断用户、ip、设备是否处于黑名单之中。

4.3 更多特性

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/**
 * 集合
 * 1. 定义: 集合类型 (Set) 是一个【无序】并【唯一】的键值集合。
 * !2. 场景:【以某个条件为权重】
 *      1. 关注的人
 *      2. 中奖人
 *      3. 例子
 */
async function setFun() {
    const [key1, key2, key3, key4, key5] = ["set01", "set02", "set03", "set04", "set05"];
    const [v1, v2, v3, v4, v5] = ["v1", "2", "v3", "v4", "v5"];
    const [v10, v20, v30, v40, v50] = ["v1", "v2", "v3", "40", "50"];

    const setV1 = [v1, v2, v3, v4, v5];
    // 1. 添加元素
    await redis.sadd(key1, setV1);
    await redis.sadd(key2, [1, 2, 3, 4, 5]);
    // 2. 获取全部
    const allValue = await redis.smembers(key1);
    // 3. 是否存在
    const sismember = await redis.sismember(key1, 'v1');
    // 4. 随机获取几个数据
    const srandmember = await redis.srandmember(key1, 2);
    // 5. 随机删除几个数据
    await redis.spop(key1, 1);
    console.log('allvalue: ', allValue);
    console.log('sismember: ', sismember);
    console.log('srandmember: ', srandmember);
    const key1Values = await redis.smembers(key1);
    const key2Values = await redis.smembers(key2);
    console.log('key1---Values: ', key1Values);
    console.log('key2---Values: ', key2Values);

    // 6. 将 set1 中的数据 转移到 set2 中: 把set1中的“v1”转移到set2中; 
    await redis.smove(key1, key2, v10);
    // !7. 差集, 以前者为基准
    const sdiff = await redis.sdiff(key1, key2);
    // 8. 交集,
    const sinter = await redis.sinter(key1, key2);
    // 9. 并集
    const sunion = await redis.sunion(key1, key2);
    console.log('sdiff', sdiff)
    console.log('sinter', sinter)
    console.log('sunion', sunion)
    const Vkey1 = await redis.smembers(key1);
    const Vkey2 = await redis.smembers(key2);
    console.log('key1---Values: ', Vkey1);
    console.log('key2---Values: ', Vkey2);

    /** 
allvalue:  [ '2', 'v1', 'v4', 'v5', 'v2', 'v3' ]
sismember:  1
srandmember:  [ '2', 'v3' ]
key1---Values:  [ '2', 'v1', 'v4', 'v5', 'v3' ]
key2---Values:  [ '2', 'v1', '1', '3', '5', '4' ]


sdiff [ 'v5', 'v4', 'v3' ]
sinter [ '2' ]
sunion [ '2', '1', 'v1', '3', 'v4', 'v5', '5', 'v3', '4' ]

key1---Values:  [ '2', 'v4', 'v5', 'v3' ]
key2---Values:  [ '2', 'v1', '1', '3', '5', '4' ]
    */

    // string + set 求交集
    await redis.set("book:1:name", "shujujiegou");
    await redis.set("book:2:name", "suanfa");
    await redis.set("book:3:name", "C");
    // set
    await redis.sadd("tag:jichu", 1);
    await redis.sadd("tag:jichu", 2);
    await redis.sadd("tag:yuyan", 3);
    // 属于【语言】不属于【基础】
    const lang = await redis.sdiff("tag:yuyan", "tag:jichu");
    console.log("lang: ", lang);
    /** 
    lang:  [ '3' ]
    */
}

5、Sorted Set(zset)

5.1 介绍

Sorted Set 和set很像,同样是字符串集合,同一个集合中都不允许元素重复。区别在于有序集合中每一个元素都会有一个分数(score)与之关联,Redis正是通过分数来为集合中的元素进行从小到大的排序。虽然在有序集合中的元素必须是唯一的,但是分数(score)却可以重复。

5.2 使用场景

可以用在在线游戏积分排行榜中,每当用户的积分发生变化时,可以执行zadd来update用户分数(score),然后用zrange获取top的用户信息。

5.3 更多特性

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/**
 * 有序集合
 * 1. 相比于集合类型多了一个排序属性 score(权重),单个存储元素有两个值【元素值、排序值】
 * !2. 场景
 *      1. 游戏排名
 *      2. 微博热点话题
 *      3. 学生成绩:汇总、排名、百分制、
 */
async function zsetFun() {
    const key = "z:student:math";
    const key1 = "z:student:english";
    const key2 = 'z:student:sum';

    const Ykey = "y:student:math";
    // const Ykey1 = "y:student:english";
    // const Ykey2 = 'y:student:sum';
    
    // score field score field ...
    const value = [90, "zhangsan", 20, "lisi", 99, "xiaoming", 60, "xiaohong"];
    const value1 = [30, "zhangsan", 59, "lisi", 80, "xiaoming", 90, "xiaohong"];


    const YmathValue = [30, "lucy", 59, "nick", 80, "davi"];


    // 1. 添加
    await redis.zadd(key, value);
    await redis.zadd(key1, value1);
    // 默认按score生序排列, 0 -1 获取全部的
    const zrange = await redis.zrange(key, 0, -1);
    // !分数由高到低,排 优秀的学生, 得逆序写 【100,80】 反之,顺序排,顺序写数字
    const zrevrange = await redis.zrevrangebyscore(key, 100, 80);
    console.log("zrange", zrange);
    console.log("zrevrange", zrevrange);
    // 2. 删除, 按score区间、起止、
    await redis.zrem(key1, 'xiaming');
    await redis.zrem(key2, 'xiaming');
    // await redis.zremrangebyscore(key, 10, 60);
    // 3. 总个数
    const count = await redis.zcard(key);
    // 4. 区间内个数
    const youxiu = await redis.zcount(key, 80, 100);
    // 5. 获取单个field
    const zhansan = await redis.zscore(key, "zhangsan");
    // 6. 单个fiele 加减
    await redis.zincrby(key, 1, "zhangsan")

    // 7. 多个集合操作
    // ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
    // destination 给定的一个新的集合 
    // numkeys 计算的几个集合
    // WEIGHTS 乘法: 默认算法因子 1
    // AGGREGATE 默认 sum 
    // !总成绩,单科相加
    await redis.zinterstore(key2, 2, key, key1);
    // 全都打印
    const total = await redis.zrange(key2, 0, -1, 'WITHSCORES');
    console.log(total);
    // 8. 某个field排名 从大到小
    const xiaoming = await redis.zrevrank(key, "xiaoming");
    console.log('xiaoming班级排名', xiaoming);

    // !9. 汇总整个年级成绩, 【Y Z 班级数学汇总表】
    // !并集
    await redis.zadd(Ykey, YmathValue);
    // 百分制
    const keyClassMath100 = "clas:math:100";
    const keyClassMath150 = "clas:math:150";
    // 总分
    const keyClassMathTotal = "clas:math:total";
    // 100 分制 返回元素集合的个数
    await redis.zunionstore(keyClassMath100, 2, key1, Ykey);
    // 150 分制度
    await redis.zunionstore(keyClassMath150, 2, key1, Ykey, 'weights', 1.5, 1.5);
    const classMath100 = await redis.zrange(keyClassMath100, 0, -1, 'WITHSCORES');
    const classMath150 = await redis.zrange(keyClassMath150, 0, -1, 'WITHSCORES');
    console.log("年级数学成绩--100分制", classMath100);
    console.log("年级数学成绩--150分制", classMath150);

    // 不知道 AGGREGATE 的用处。。。
    // await redis.zunionstore(keyClassMathTotal, 2, key1, Ykey, 'AGGREGATE', 'max');
    // const classMathTotal = await redis.zrange(keyClassMathTotal, 0, -1, 'WITHSCORES');
    // console.log("年级数学成绩", classMathTotal);

    // 10. 
}

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