Redis的数据结构和应用场景

基本数据结构

redis的五种数据结构：

1. String 字符串
2. List 列表
3. Set 无序集合
4. ZSet 有序集合
5. Hash 哈希类型

以上所有的结构都可以采用redisObject来表示，redisObject中，type表示的是属于哪种数据类型，encoding表示底层实现的该数据类型的数据结构。

String

String 一般用于存储 key-value的情况，也是比较常用的数据结构。

比如文章阅读数，点赞数，粉丝数量统计等。

Hash

Hash 底层有ziplist，hashtable。

ziplist 压缩列表，是一组连续内存块组成的顺序数据结构，压缩列表可以节省空间，压缩列表中使用多个节点存储数据。

他并不是以某种压缩算法进行压缩数据，而是一组连续的内存空间，这样可以节省空间。

hashtable key是string类型，value是key-value形式存储。

hashtable和hashmap原理类似，新增key时先计算key的数组下标，hashmap是以hash函数方式计算，hashtable是通过sizemask属性和哈希值再次计算得到下标。

hash表可能存在hash冲突，比如不同的key通过计算得到同一个index，就会形成单向链表。

从上图可以看出来，value对象是以每一个dicEntry的对象进行存储，当hash中key值不断增加或者减少时，需要对hash表进行扩展或者收缩，比如ht[0]和ht[1]，在rehash过程中可能会将ht[0]的键值对重新散列到ht[1]中。

由于hash有这种key - （key - value）的特点，可以用来存储用户数据，以前可能习惯于将用户实体对象进行序列化，整体存储到redis中，比如：

这种多了序列化和使用时反序列化的过程和成本开销。如果只需要修改其中一个值，比如电话，整个对象都需要拿出来做修改，造成不必要的开销。

用hash存储就是个比较好的选择，同时能减少序列化产生的开销，比如userid-(name-xxx,age-xxx)。

List

list底层使用了linkedlist和quicklist。

linkedlist和quicklist底层都是一个双向链表，有指向后节点的指针，插入，修改，更新时间复杂度都是O（1），但查询时间复杂度为O（n）。

redis链表的特点：

1. 每个节点都有指向前一个节点和后一个节点的指针。
2. 头节点和尾节点的prev和next指针指向为null，所以链表是无环的。
3. 链表有自己长度信息，获取长度时间复杂度为O（1）。

列表一般用于实现一个队列，通过lpush和brpop可以实现操作。生产者使用lpush从队列左侧插入数据，消费者使用brpop从队列右侧获取数据进行消费。

所以类似于队列这种场景可以考虑采用list。

Set

Set可以用来存储字符串，Set是不可重复的，List是可以存储相同的。Set是无序的，ZSet是有序的。

Set底层是hash和inset。

hash同前文。

inset是整数集合，用于保存整数值的数据结构类型，可以保存16位，32位，64位。

如果整数集合长度超出了原集合长度大小，会对集合进行升级：

1. 扩展底层数组大小
2. 将原有数组中数据放到扩展后数据响应位置

Set集合这种可以用来处理去重数据的场景，比如好友列表。

ZSet

ZSet是有序的，Set是无序的 不可重复的，List是可以重复的。

ZSet底层是ziplist和skiplist。

skipList是跳跃表，是一种有序的数据结构，通过一个节点维持多个指向其他节点的指针，实现了快速访问。

跳跃表上层相当于索引，都是为了找到最后的数据而服务的，数据量越大，跳表体现的效率也就越好，和平衡树查询效率相差无几。

因为ZSet是有序的，所以在排序场景业务上比较常见，比如首页推荐的top10的热搜，阅读量由高到低的帖子，歌手排行榜之类的。

总的来说

总的来说List是无序的，Set是有序的，不重复的，一般关注的人，或者粉丝列表可以分别放到不同的Set内。并且针对于Set，redis提供了对集合求交集，并集，差集等操作，就可以很好的对不同集合进行处理了。

比如做一个投票排行榜，要去每次投票增1，需要更新最后的投票实现，实现排序。

比如score是数字类型的，同分情况下按照先来的顺序排序，可以对score部分进行改造，score分成两部分，一部分分值，一部分时间，时间戳越来越大，考虑到时间戳可能越来越大，可以采用一个时间差的方式，比如以距离活动结束时间时间差来计算，这样长度合适，还可以满足先来后到的原则。

1. redis 127.0.0.1:6379> ZADD w3ckey 1 redis
2. (integer)1
3. redis 127.0.0.1:6379> ZADD w3ckey 2 mongodb
4. (integer)1
5. redis 127.0.0.1:6379> ZADD w3ckey 3 mysql
6. (integer)1
7. redis 127.0.0.1:6379> ZADD w3ckey 3 mysql
8. (integer)0
9. redis 127.0.0.1:6379> ZADD w3ckey 4 mysql
10. (integer)0
11. redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE w3ckey 010 WITHSCORES
13. 1)"redis"
14. 2)"1"
15. 3)"mongodb"
16. 4)"2"
17. 5)"mysql"
18. 6)"4"