前言

Redis不是一個簡單的鍵值對存儲，它實際上是一個支持各種類型數據結構的存儲。在傳統的鍵值存儲中，是將字符串鍵關聯到字符串值，但是在Redis中，這些值不僅限于簡單的字符串，還可以支持更復雜的數據結構。下面就是Redis支持的數據結構：

• 字符串（String）：二進制安全字符串。
• 列表（List）：根據插入順序排序的字符串元素列表，基于鏈表實現。
• 集合（Set）：唯一的亂序的字符串元素的集合。
• 有序集合（Sorted Set）：與集合類似，但是每個字符串元素都與一個稱為score的數字相關聯。元素總是按其score排序，并且可以檢索一定score范圍的元素。
• 哈希（Hash）：由字段與值相關聯組成的映射，字段和值都是字符串。
• 位圖（Bitmap）:像操作位數組一樣操作字符串值，可以設置和清除某個位，對所有為1的位進行計數，找到第一個設置1的位，找到第一個設置0的位等等。
• HyperLogLogs：一種概率數據結構，使用較小的內存空間來統計唯一元素的數量，誤差小于1％。

鍵（Key）

鍵是二進制安全的，這意味著您可以使用任何二進制序列作為鍵，可以是OneMoreStudy這樣的字符串，也可以使圖片文件的內容，空字符串也是有效的鍵。不過，還有一些其他規則：

• 不要使用過長的鍵，比如一個1KB的鍵。不僅是多占內存方面的問題，而是在數據集中查找鍵可能需要進行一些耗時的鍵比較。如果真的有比較大的鍵，先對它進行哈希（比如：MD5、SHA1）是一個好主意。
• 也不要使用過短的鍵，比如：OMS100f，相對于one-more-study:100:fans，后者更具有可讀性。可能會占用更多內存，但是相對于值所占的內存，鍵所增加的內存還是小很多的。我們要找到一個平衡點，不長也不短。
• 多個字段以冒號分隔，一個字段內多個單詞以連詞符或點分隔，比如：one-more-study:100:fans，或者one.more.study:100:fans。
• 鍵允許的最大值為512MB。

字符串（String）

字符串類型是和鍵關聯的最簡單的類型。它是Memcached中唯一的數據類型，因此對于新手來說，在Redis中使用它也是很容易的。鍵是字符串類型，當我們也使用字符串類型作為值時，我們會可以從一個字符串映射到另一個字符串。字符串數據類型有很多應用場景，例如緩存HTML片段或頁面。

下面簡單介紹一下字符串的命令（在redis-cli中使用）：

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使用SET和GET命令來設置和查詢字符串值的方式。需要注意的是，如果當前鍵已經和字符串值相關聯，SET命令將會替換已存儲在鍵中的現有值。字符串可以是任意的二進制數據，比如jpeg圖像。字符串最多不能大于512MB。SET命令還有一些實用的可選參數，比如：

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雖然字符串是Redis的基本值，但也可以使用它們執行一些實用的操作。比如：

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INCR命令將字符串值解析為整數，將其自增加1，最后將獲得的值設置為新值。還有其他類似的命令，例如INCRBY，DECR和DECRBY等命令。INCR命令是原子操作，即時有多個客戶端同時同一個key的INCR命令，也不會進入競態條件。比如，上面的例子先設置one-more-counter的值為50，即使兩個客戶端同時發出INCR命令，那么最后的值也肯定是52。

可以使用MSET和MGET命令在單個命令中設置或查詢多個鍵的值，對于減少延遲也很有用。比如：

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使用MGET命令時，Redis返回一個值的數組。

使用DEL命令可以刪除鍵和相關聯的值，存在指定的鍵則返回1，不存在指定的鍵則返回0。使用EXISTS命令判斷Redis中是否存在指定的鍵，存在指定的鍵則返回1，不存在指定的鍵則返回0。比如：

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使用TYPE命令，可以返回存儲在指定key的值的數據類型，比如：

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在討論更復雜的數據結構之前，我們需要討論另一個功能，該功能無論值類型是什么都適用，它就是EXPIRE命令。它可以為鍵設置到期時間，當超過這個到期時間后，該鍵將自動銷毀，就像對這個鍵調用了DEL命令一樣。比如：

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上面的例子，適用了EXPIRE命令設置了過期時間，也可以使用PERSIST命令移除鍵的過期時間，這個鍵將持久保持。除了EXPIRE命令，還可以使用SET命令設置過期時間，比如：

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上面的例子，設置了一個字符串值OneMoreStudy的one-more-key，該鍵的到期時間為10秒。之后，調用TTL命令以檢查該鍵的剩余生存時間。

到期時間可以使用秒或毫秒精度進行設置，但到期時間的分辨率始終為1毫秒。實際上，Redis服務器上存儲的不是到期時間長度，而是該鍵到期的時間。

列表（List）

Redis列表是使用鏈表實現的，這就意味著在頭部或尾部增加或刪除一個的元素的時間復雜度是O(1)，非常快的。不過，按索引查詢對應元素的時間復雜度就是O(n)，慢很多。如果想快速查詢大量數據，可以使用有序集合，后面會有介紹。

LPUSH命令將一個新元素添加到列表的左側（頂部），而RPUSH命令將一個新元素添加到列表的右側（底部）。最后，LRANGE命令可以從列表中按范圍提取元素。比如：

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LRANGE命令需要另外兩個參數，要返回的第一個元素的索引和最后一個元素的索引。如果索引為負值，Redis將從末尾開始計數，-1是列表的最后一個元素，-2是列表的倒數第二個元素，依此類推。

LPUSH和RPUSH命令支持多個參數，可以使用一次命令添加多個元素，比如：

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在Redis列表上，也可以移除并返回元素。與LPUSH和RPUSH命令，對應的就是LPOP和RPOP命令，LPOP命令是將列表的左側（頂部）的元素移除并返回，RPOP命令是將列表的右側（底部）的元素移除并返回。比如：

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我們添加了三個元素，并移除并返回了三個元素，此時列表為空，沒有任何元素。如果再使用RPOP命令，會返回一個NULL值：

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使用RPUSH和RPOP命令，或者LPUSH和LPOP命令可以實現棧的功能，使用LPUSH和RPOP命令，或者RPUSH和LPOP命令可以實現隊列的功能。也可以實現生產者和消費者模式，比如多個生產者使用LPUSH命令將任務添加到列表中，多個消費者使用RPOP命令將任務從列表中取出。但是，有時列表可能為空，沒有任何要處理的任務，因此RPOP命令僅返回NULL。在這種情況下，消費者被迫等待一段時間，然后使用RPOP命令重試。這就暴露了有幾個缺點：

客戶端和服務端之間可以處理無用的命令，因為在列表為空時的所有請求將無法完成任何實際工作，它們只會返回NULL。

由于消費者在收到NULL之后會等待一段時間，因此會增加任務處理的延遲。為了減小延遲，我們可以在兩次調用RPOP之間等待更少的時間，這就擴大了更多對Redis的無用調用。

有什么辦法可以解決呢？使用BRPOP和BLPOP的命令，它們和RPOP和LPOP命令類似，唯一的區別是：如果列表為空時，命令會被阻塞，直到有新元素添加到列表中，或指定的超時時間到了時，它們才會返回到調用方。比如：

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它含義是，列表為空時，等待列表中的元素，但如果5秒鐘后沒有新的元素被添加，則返回。您可以將超時時間傳入0，表示永遠等待元素添加。也可以傳入多個列表，這時會按參數先后順序依次檢查各個列表，返回第一個非空列表的尾部元素。另外還有以下3點需要注意的：

當列表為空，并且有多個客戶端在等待時，有一個新的元素被添加到列表中，它會被第一個等待的客戶端獲取到，以此類推。

返回值與RPOP命令相比有所不同，它是一個包含兩個元素的數組，包含key和對應的元素，因為BRPOP和BLPOP命令能夠阻止等待來自多個列表的元素。

超過了超時時間，會返回NULL。

列表的創建和刪除都是由Redis自動完成的，當嘗試向不存在的鍵添加元素時，Redis會自動創建一個空的列表；當最后一個元素被移除時，Redis會自動刪除這個列表。這不是特定于列表的，它適用于由多個元素組成的所有Redis數據類型，比如集合、有序集合、哈希，它們都有3條規則：

• 當我們將元素添加到聚合數據類型時，如果目標鍵不存在，則在添加元素之前會創建一個空的聚合數據類型。比如：

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但是，在鍵存在時，就不能操作錯誤的數據類型了，比如：

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• 當我們從聚合數據類型中刪除元素時，如果該值保持為空，則key將自動銷毀。比如：

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• 當對應key不存在，并且調用只讀命令（如LLEN命令，獲取列表長度）或寫命令（如LPOP命令）時，都會返回空聚合數據類型的結果。比如：

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Redis為了追求高性能，列表的內部實現不是一個簡單的鏈表，這里先賣個關子，后續的文章會詳細介紹。

集合（Set）

集合是一個字符串的無序集合，SADD命令可以將新元素添加到集合中。還可以對集合進行許多其他操作，例如：判斷給定元素是否已存在、執行多個集合之間的交集、并集或差等等。比如：

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在上面的例子中，在集合中添加了三個元素，并讓Redis返回所有元素。正如你所見，返回的元素是沒有排序的。在每次調用時，元素的順序都有可能不一樣。

還可以使用SISMEMBER命令判斷給定元素是否已存在，比如：

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在上面的例子中，3在集合中，所以返回1；而30不在集合中，所以返回0。

可以使用SINTER命令，計算出多個集合的交集；使用SUNION命令，計算多個集合的并集；使用SPOP命令，移除并返回集合中的一個隨機元素；使用SCARD命令，計算集合中的元素的數量。比如：

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有序集合（Sorted Set）

有序集合是一種類似于集合和哈希之間混合的數據類型。像集合一樣，有序集合中由唯一的、非重復的字符串元素組成，因此從某種意義上說，有序集合也是一個集合。但是集合中的元素是沒有排序的，而有序集合中的每個元素都與一個稱為分數（score）的浮點值相關聯，這就是為什么有序集合也類似于哈希的原因，因為每個元素都映射到一個值。有序集合的排序規則如下：

• 如果A和B是兩個具有不同分數的元素，那么如果A.分數>B.分數，則A>B。
• 如果A和B的分數完全相同，那么如果A字符串在字典排序上大于B字符串，則A>B。A和B字符串不能相等，因為有序集合中的元素都是唯一的。

我們來舉個例子，把王者榮耀戰隊的名字和積分添加到有序集合中，其中把戰隊的名字作為值，把戰隊的積分作為分數。

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如上所示，ZADD命令和SADD命令相似，但是多了一個額外的參數（在要添加的元素的前面）作為分數。ZADD命令也支持多個參數，雖然在上面的例子中未使用它，但你也可以指定多個分數和值對。使用有序集合，快速地返回按其積分排序的戰隊列表，因為實際上它們已經被排序了。

需要注意的是，為了快速獲取有序集合中的元素，每次添加元素的時間復雜度都為O(log(N))，這是因為有序集合是同時使用跳躍表和字典來實現的，具體原理這里先賣個關子，后續的文章會詳細介紹。

可以使用ZRANGE命令按照升序獲取對應的值，比如：

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0和-1代表查詢從第一個到最后一個的元素。還可以使用ZREVRANGE命令按照降序獲取對應的值，比如：

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加上WITHSCORES參數，就可以連同分數一起返回，比如：

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有序集合還有更強大的功能，比如在分數范圍內操作，讓我們獲取小于10（含）的戰隊，使用ZRANGEBYSCORE命令：

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這就是獲取分數從負無窮到10所對應的值，同樣的我們也可以獲取分數從4到10所對應的值：

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另外有用的命令：ZRANK命令，它可以返回指定值的升序排名（從0開始）；ZREVRANK命令，它可以返回指定值的降序排名（從0開始），比如：

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有序集合的分數是隨時更新的，只要對已有的有序集合調用ZADD命令，就會以O(log(N))時間復雜度更新其分數和排序。這樣，當有大量更新時，有序集合是合適的。由于這種特性，常見的場景是排行榜，可以方便地顯示排名前N位的用戶和用戶在排行榜中的排名。

哈希（Hash）

Redis的哈希和人們期望的“哈希”結構是一樣的，它是一個無序哈希，內部存儲了很多鍵值對，比如：

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盡管哈希很容易用來表示對象，但是實際上可以放入哈希中的字段數是沒有實際限制的，因此您可以以更多種的不同方式使用哈希。除了HGET命令獲取單個字段對應的值，也可以使用HMSET命令獲取多個字段及對應的值，它返回的是一個數組，比如：

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還可以使用HINCRBY命令，為指定字段的值做增量，比如：

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Redis哈希的實現結構，和Java中的HashMap是一樣的，也是“數組+鏈表”的結構，當發生數組位置碰撞是，就會將碰撞的元素用鏈表串起來。不過Redis為了追求高性能，rehash的方式不太一樣，這里先賣個關子，后續的文章會詳細介紹。

位圖（Bitmap）

位圖不是實際的數據類型，而是在String類型上定義的一組面向位的操作。由于字符串是二進制安全的，并且最大長度為512MB，因此可以設置多達2^32個不同的位。位圖操作分為兩類：固定單個位操作，比如將一個位設置為1或0或獲取其值；對位組的操作，比如計算給定位范圍內設置位的數量。

位圖的最大優點之一是，它們在存儲信息時通常可以節省大量空間。例如，在以增量用戶ID位標識表示用戶是否要接收新聞通訊，僅使用512 MB內存就可以記住40億用戶的一位信息。

使用SETBIT和GETBIT命令來設置和獲取指定位，比如：

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SETBIT命令將位號作為其第一個參數，將其設置為1或0的值作為其第二個參數。如果位號超出當前字符串長度，該命令將會自動擴大字符串。GETBIT命令只是返回指定位號的位的值，如果位號超出存儲的字符串長度則會返回0。

對位組的操作有以下3個命令：

BITOP命令可以在不同的字符串之間執行按位運算，提供的位運算有與、或、非和異或。

BITCOUNT命令可以統計指定范圍內位數為1的個數。

BITPOS命令可以查找指定范圍內為0或1的第一位。

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位圖可以應用于各類實時分析，也可以節省空間高效地存儲位信息。比如，記錄用戶每天的簽到數據，每一個位表示用戶是否簽到過，這樣就可以計算出某個時間段用戶簽到了幾次，某個時間段用戶第一次簽到是哪一天。

HyperLogLogs

HyperLogLog是一種概率數據結構，用于統計唯一元素的數量，也可以理解為估計集合中元素的個數。

通常情況下，對唯一元素進行統計數量時，需要使用與要統計的元素數量成比例的內存量，因為需要記住過去已經看到的元素，以避免多次對其進行統計。但是，有一組算法可以以內存換取精度，最終會得到帶有標準誤差的估計數量，在Redis的HyperLogLogs中，該誤差小于1％。

這個算法的神奇之處在于，不再需要使用與所統計元素數量成比例的內存量，而可以使用恒定數量的內存。在最壞的情況下占據12KB的內存空間，Redis對HyperLogLog的存儲進行了優化，在計數比較少時，占據的內存空間會更小，這里先賣個關子，后續的文章會詳細介紹其中原理。

在集合中，可以將每個元素添加到集合中，并使用SCARD命令獲取集合中的元素數量，因為SADD命令不會重新添加現有元素，所以元素都是唯一的。HyperLogLog的操作和集合比較類似，使用PFADD命令將元素添加到HyperLogLog中，類似于集合的SADD命令；使用PFCOUNT命令獲取HyperLogLog中的唯一元素的當前近似值數量，類似于集合的SCARD命令。比如：

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Redis中的HyperLogLog盡管在技術上是不同的數據結構，但被編碼為字符串，因此可以調用GET命令來序列化HyperLogLog，然后調用SET命令來將其反序列化回服務器。

總結

Redis提供更加豐富的數據結構，鍵（Key）和字符串（String），都是二進制安全的字符串；列表（List），根據插入順序排序的字符串元素列表，基于鏈表實現；集合（Set），唯一的亂序的字符串元素的集合；有序集合（Sorted Set），與集合類似，但是每個字符串元素都與一個稱為score的數字相關聯；哈希（Hash），由字段與值相關聯組成的映射，字段和值都是字符串；位圖（Bitmap），像操作位數組一樣操作字符串值，可以設置和清除某個位，對所有為1的位進行計數，找到第一個設置1的位，找到第一個設置0的位等等；HyperLogLogs，一種概率數據結構，使用較小的內存空間來統計唯一元素的數量，誤差小于1％。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的怎么往integer型数组添加数据_面试中经常问到的Redis七种数据类型，你都真正了解吗？...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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