本文简单介绍了 Redis 支持的诸多数据类型。

前言

Redis 支持许多数据类型，尽管我们使用最多的仍然是 String。诚然，在大多数场景下，String 似乎都能够解决我们的问题，最多在程序中多几次转换而已。但是，Redis 提供的强大类型可以让我们省去许多复杂的逻辑，更重要的是，它总是会比我们自己实现有着更高的效率，不是吗？

String

String 是最基础的 Redis 数据类型。Redis 的 String 是二进制安全的，这意味着它可以储存任何种类的数据，例如 JPEG 图片或序列化的 Ruby 对象。

String 值支持的最大长度是 512 MB。

你可以使用 Redis 的 String 实现很多有意思的功能，比如你可以：

  • 使用 String 实现一个原子计数器，结合 INCR 家族的命令：INCR、DECR 和 INCRBY 命令即可。
  • 使用 APPEND 命令在 String 末尾追加值
  • 使用 String 实现一个支持随机访问的向量，结合 GETRANGE 和 SETRANGE 命令即可。
  • 使用少量空间来编码大量数据，或者创建一个基于 Redis 的布隆过滤器，结合 GETBIT 和 SETBIT 命令即可。

你可以查看 所有可用于 String 的命令 来了解更多。

List

Redis 的 List 就是一个 String 列表而已，它根据插入顺序排序。若要往 List 中插入数据，你即可以把数据添加到头部（左边），也可以把数据添加到尾部（右边）。

LPUSH 命令用于添加数据到 List 左边，对应地，RPUSH 用于在 List 右边添加数据。当你对空 key 执行这两个命令时，你实际上就是在创建一个新 List，并给它添加了个 String 值。相似地，当你从一个大小为 1 的 List 中移除数据时，你其实就是在清空它。这是一个很方便的语法，因为当你调用 List 命令，而提供的参数 key 不存在时，你会像是在操作一个空 List，得到符合逻辑的结果。

下面是一些 List 命令和它们的结果：

LPUSH mylist a   # 此时 mylist 的内容为 "a"
LPUSH mylist b   # 此时 mylist 的内容为 "b","a"
RPUSH mylist c   # 此时 mylist 的内容为 "b","a","c"，因为使用的是 RPUSH

List 的最大长度为 232 - 1，也就是说，每个 List 的最多可容纳超过 40 亿个元素（String）。

从时间复杂度的角度来看，即使 List 中有数百万个元素，Redis 的 List 在头尾插入和删除也只耗费常数时间而已。访问接近头尾的元素是非常高效的，然而访问中间的元素的需要耗费 O(N) 的时间，其中 N 是 List 的长度。

你可以使用 Redis 的 List 实现很多有意思的功能，比如你可以：

  • 实现社交媒体的时间轴功能，使用 LPUSH 添加新元素到用户时间轴中，然后使用 LRANGE 来取出一些最近插入的元素。
  • 你可以结合使用 LPUSH 和 LTRIM 来创建一个容量为 N 的 List，并且这个 List 只会储存最近添加的 N 个元素。
  • List 可以用来作为消息传递原语。比如，有一个用于创建后台任务的 Ruby 库叫做 Resque 。
  • 你可以利用 List 做很多事，它支持很多命令，包括 BLPOP 等阻塞命令。

你可以查看 所有可用于 List 的命令 来了解更多。

Set

Redis 的 Set 是无序的 String 集合。它支持在 O(1) 的时间内执行添加元素、删除元素和检查元素是否存在等操作。O(1) 也就是说时间复杂度和 Set 的大小无关。

Redis 的 Set 中不会有重复的元素。往 Set 中多次插入同一个元素，最终结果相当于只插入了一次。也就是说，在往 Set 中添加元素时，不需要预先检查元素是否存在。

有趣的是，Set 支持很多服务端操作，它支持 Set 的计算。你可以对 Set 做并集、交集、差集等计算，它们只会耗费很少的时间。

Set 的最大容量和 List 相同，也是 232 - 1，也就是超过 40 亿。

你可以使用 Redis 的 Set 实现很多有意思的功能，比如你可以：

  • 使用 Set 维护一些唯一的值。比如，你想知道访问某篇博客的所有不同 IP 吗？只需要在处理每次页面访问时，使用 SADD 把访客 IP 添加至 Set 中即可。这样一来，你会得到一个天然去重的 IP 集合。
  • Set 可以很好地表示关系。你可以使用不同 Set 来代表不同标签，接着，你可以使用 SADD 命令把所有标签相同的对象 ID 添加到它对应的 Set 中。你想要让每个对象同时拥有三个标签吗？只要使用 SINTER 就行了。
  • 你可以使用 Set 来随机取元素，使用 SPOP 和 SRANDNUMBER 命令即可。

同样，你可以查看 所有可用于 Set 的命令 来了解更多。

Hash

Redis 的 Hash 是一个 map，map 中每个键值对都是 String 类型，所以它很适合用来表示对象。比如说，可以用它来表示一个“用户”，拥有“名字”、“年龄”等属性，就像下面这样：

HMSET user:1000 username antirez password P1pp0 age 34
HGETALL user:1000
HSET user:1000 password 12345
HGETALL user:1000

一个 Hash 可以有很多属性（最多 100 个左右），但它仅占用很少的空间，所以你可以在一个很小的 Redis 实例中储存几百万个对象（Hash）。

虽然说 Hash 主要是用来表示对象，但它也可以储存很多元素，因此它也用处多多。

每个 Hash 最多可以存 232 - 1（超过 40 亿）个键值对。

你可以查看 所有可用于 Hash 的命令 来了解更多。

Sorted Set

Redis 的 Sorted Set 与 Set 一样，也是一个无重复的 String 集合。它们的不同之处就在于，Sorted Set 的每一个成员都和一个分数score，它会根据这个分数来维持成员从小到大的顺序。每个成员都是不同的，但它们的分数可能会一样。

对于 Sorted Set，你可以执行添加、删除或更新元素等操作，它们都十分高效，时间复杂度为 O(log(N))。由于元素是按序存储的，因此你可以高效地根据分数或位置来获取一个范围。即使是访问中间的元素也是很快的，因此你可以把 Sorted Set 作为一个无重复元素的列表：你可以快速访问任何元素，无论是按序反问、检查元素是否存在还是访问中间的元素！

简而言之，对于 Sorted Set，你可以用它来完成非常多的任务，并且获得极佳性能，而这在其他数据库中是很难达到的。

你可以使用 Redis 的 Sorted Set 实现很多有意思的功能，比如你可以：

  • 实现一个大型在线游戏的排行榜，每当玩家提交分数，你就使用 ZADD 把它加入到 Sorted Set 中。你可以使用 ZRANGE 很轻松地获取名列前茅的用户。或者，给定一个用户名，你也可以使用 ZRANK 获得他的当前排名。结合使用 ZRANK 和 ZRANGE，你还可以实现获取“和指定用户分数相近的所有用户”的列表。所有操作都十分高效。
  • Sorted Set 通常用于给 Redis 中的数据添加索引。举个例子，假设你有很多的 Hash 来表示很多的用户，你可以把用户的年龄作为分数，把用户 ID 作为 value，建立一个 Sorted Set。这样，只要使用 ZRANGEBYSCORE，并给定年龄范围，你就可以快速得到所有符合条件的用户。

Sorted Set 是一种比较高级的 Redis 数据类型，因此，你可以查看 所有可用于 Sorted Set 的命令 来了解更多。

Bitmap 和 HyperLogLog

Bitmap 和 HyperLogLog 其实是基于 Stirng 的数据类型，但是它们拥有独特的语义。

（省略）

Stream

Redis 的 Stream 是一种类似仅追加日志的数据结构。Stream 适用于按照出现顺序记录事件。你可以阅读 Redis streams 文档 来了解更多细节和使用。

Geospatial index

Redis 提供 地理空间索引Geospatial index，它对于查找给定半径的地理位置很有用。你可以使用 GEOADD 命令来往地理空间索引中添加位置。接着，你可以使用 GEORADIUS 命令来搜索给定半径内的位置。

你可以阅读 地理空间索引的完整命令参考 来了解它的全部细节。

后语

下一篇文章中，我将介绍如何使用 Redis 的发布/订阅功能。保持关注喔！

参考

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作者：六开箱
链接：https://lkxed.github.io/posts/redis-data-types-brief/