2023-06-01：讲一讲 Redis 常见数据结构以及使用场景。

2023-06-01：讲一讲 Redis 常见数据结构以及使用场景。

答案 2023-06-01：

字符串（String）

适合场景

缓存功能

Redis 作为缓存层，MySQL 作为存储层，在大部分请求中，数据的读取通常是从 Redis 中获取。由于 Redis 具有支持高并发的特性，因此缓存层通常能够加速读写操作，并减轻后端服务的压力。采用 Redis 缓存层通常可以提高系统性能和稳定性，同时更好地保护 MySQL 数据库。

计数

使用 Redis 作为计数的基础工具，可以实现快速计数和查询缓存的功能。Redis 的高并发读写特性使其非常适合作为计数器，能够快速、可靠地处理大量的计数请求。此外，Redis 还支持数据的异步落地到其他数据源，例如 MySQL 数据库等，从而保证数据的安全和可靠性。

共享 Session

当一个分布式 Web 服务将用户的 Session 信息（例如用户登录信息）保存在各自服务器中时，出于负载均衡的考虑，分布式服务会将用户的访问均衡到不同服务器上。这可能会产生一个问题，即用户可能需要重新登录，因为他们的 Session 信息没有被持续地存储和共享。这个问题对于用户来说是无法容忍的。

为了解决这个问题，可以使用 Redis 将用户的 Session 进行集中管理。在这种模式下，只需要保证 Redis 具备高可用性和扩展性，并且每次用户更新或查询登录信息都直接从 Redis 中获取即可。

通过使用 Redis，可以实现分布式 Web 服务中 Session 信息的共享和管理。Redis 具有出色的高并发读写能力和快速响应速度，能够有效地维护大量的 Session 数据。此外，Redis 的数据持久化和备份机制也能够确保数据的安全性和可靠性。

限速

许多应用为了保证安全性，在每次用户登录时会要求输入手机验证码以验证用户身份。但是，为避免短信接口被频繁访问，通常会限制用户获取验证码的频率，例如一分钟不能超过 5 次。此外，一些网站也会限制同一 IP 地址在一秒钟之内的访问次数，以保护系统的安全。通过限速机制，可以有效地控制用户的访问频率，从而保护系统的稳定性和安全性。

哈希(Hash)

在 Java 中，提供了 HashMap 数据结构来实现哈希算法。而在 Redis 中，也有类似的数据结构，称之为哈希类型。需要注意的是，在哈希类型中，映射关系被称作 field-value，其中 value 指的是与 field 对应的值，而不是键所对应的值。

适合场景

使用 Redis 的哈希类型可以更好地管理对象型数据，并且在合理使用的情况下可以减少内存消耗。因此，在实际开发中，我们应该根据业务需求和实际情况选择合适的数据结构来进行存储和管理。

我们可以比较下，如果数据库中表记录 user 为：

1、使用 String 类型

需要一条条去插入获取。

set user:1:name lijin;
set user:1:age  18;
set user:2:name msb;
set user:2:age  20;

优点：简单直观，每个键对应一个值.

缺点：键数过多，占用内存多，用户信息过于分散，不适合在生产环境中使用。

2、使用 hash 类型

hmset user:1 name lijin age 18
hmset user:2 name msb age 20

优点：简单直观，使用合理可减少内存空间消耗。

列表（list）

Redis 的列表（list）类型是一种用于存储多个有序字符串的数据结构。一个列表由多个元素按照从左到右的顺序组成，每个元素都可以是一个字符串。例如，a、b、c、c、b 四个字符串可以组成一个有序的列表。

列表中的每个字符串称为元素（element），一个列表最多可以存储 (2^32-1)个元素(4294967295)。在 Redis 中，可以使用列表类型来实现队列、栈等数据结构，同时还能够支持插入、删除等操作，具有出色的灵活性和可扩展性。

适合场景

当每个用户都有自己的文章列表并需要进行分页展示时，可以考虑使用 Redis 的列表类型。因为列表不仅是有序的，而且支持按照索引范围获取元素，非常适合用于实现分页等功能。

在 Redis 中，可以将每个用户的文章列表存储为一个列表，并通过 lrange 命令来获取指定范围内的元素。例如，可以使用以下命令来获取第 2 页的文章列表：

lrange user:1:article_list 20 39

消息队列，Redis 提供了消息队列的支持，可以使用 lpush+brpop 命令组合来实现阻塞队列。生产者客户端通过 lpush 命令将消息从列表的左侧插入队列中，而多个消费者客户端则通过 brpop 命令在列表的尾部等待阻塞式地抢占队列中的元素。多个客户端之间的合作能够保证消费的负载均衡和高可用性。

使用 Redis 的消息队列可以有效地解决异步任务处理、流量限制、延迟任务调度等问题，具有出色的灵活性和扩展性。因此，在实际开发中，Redis 的消息队列是一种非常重要且常用的技术，需要注意其使用方式和实现原理，并根据实际需求进行合理的配置和管理。

集合（set）

集合( set）类型也是用来保存多个的字符串元素,但和列表类型不一样的是，集合中不允许有重复元素,并且集合中的元素是无序的,不能通过索引下标获取元素。

适合场景

Redis 的集合类型在标签（tag）的存储和管理方面应用广泛。例如，一个用户可能对娱乐、体育比较感兴趣，另一个用户可能对历史、新闻比较感兴趣，这些兴趣点就是标签。

使用 Redis 的集合类型，可以轻松地实现对用户兴趣标签的存储和管理，并根据用户的标签相似度来实现个性化推荐。例如，电子商务网站针对不同标签的用户做出不同类型的推荐，比如对数码产品感兴趣的人，推荐最新的数码产品，这将有助于增加网站的利润和用户黏度。

除了标签管理外，集合还可以通过生成随机数进行比如抽奖活动等其他功能。此外，Redis 的集合类型还支持交、并、差等操作，以及集合和有序集合之间的转换功能，能够快速高效地进行数据处理和管理。

有序集合（ZSET）

Redis 的有序集合类型相对于哈希、列表、集合来说可能会比较陌生，但是它和普通的集合类型有一些共同的特点，例如保留了不能有重复成员的特性。不同之处在于，有序集合中的元素具有可排序的特性。

有序集合通过给每个元素设置一个分数（score）来实现排序，而不像列表使用索引下标作为排序依据。

Redis 的有序集合类型中的元素不能重复，但是一个元素的分数在集合中可以存在多个相同的值，类似于班里的学生学号不能重复，但考试成绩可以相同。

Redis 的有序集合类型提供了一些非常实用的功能，例如基于分数范围的查询和统计操作，以及成员排名等。适当地利用有序集合类型，可以帮助我们在实际开发中更好地解决各种问题。

Redis 的有序集合类型非常适合用于实现排行榜系统，例如在视频网站中对用户上传的视频按照播放数量、点赞数等多个维度进行排行。

通过使用有序集合，可以轻松地将每个视频以及对应的播放量、点赞数等信息存储到 Redis 中，并根据这些信息计算出每个视频的排名。例如，可以使用以下命令向有序集合中添加新的元素：

zadd videos:views 1000 "video1"zadd videos:views 2000 "video2"zadd videos:likes 500 "video1"zadd videos:likes 800 "video2"

其中，videos:views 和 videos:likes 分别表示按照播放量和点赞数排列的有序集合名称，"video1" 和 "video2" 则是视频的名称，1000、2000、500、800 则表示对应的播放量和点赞数。使用 zrange 或 zrevrange 命令即可按照指定分数范围获取元素，或者使用 zrank 和 zrevrank 命令获取指定元素的排名和反向排名等。