redis使用場景


Redis應用場景

 

Redis開創了一種新的數據存儲思路,使用Redis,我們不用在面對功能單調的數據庫時,把精力放在如何把大象放進冰箱這樣的問題上,而是利用Redis靈活多變的數據結構和數據操作,為不同的大象構建不同的冰箱。

Redis常用數據類型

Redis最為常用的數據類型主要有以下五種:

  • String
  • Hash
  • List
  • Set
  • Sorted set

在具體描述這幾種數據類型之前,我們先通過一張圖了解下Redis內部內存管理中是如何描述這些不同數據類型的:

首先Redis內部使用一個redisObject對象來表示所有的key和value,redisObject最主要的信息如上圖所示:type代表一個value對象具體是何種數據類型,encoding是不同數據類型在redis內部的存儲方式,比如:type=string代表value存儲的是一個普通字符串,那么對應的encoding可以是raw或者是int,如果是int則代表實際redis內部是按數值型類存儲和表示這個字符串的,當然前提是這個字符串本身可以用數值表示,比如:"123" "456"這樣的字符串。

這里需要特殊說明一下vm字段,只有打開了Redis的虛擬內存功能,此字段才會真正的分配內存,該功能默認是關閉狀態的,該功能會在后面具體描述。通過上圖我們可以發現Redis使用redisObject來表示所有的key/value數據是比較浪費內存的,當然這些內存管理成本的付出主要也是為了給Redis不同數據類型提供一個統一的管理接口,實際作者也提供了多種方法幫助我們盡量節省內存使用,我們隨后會具體討論。

下面我們先來逐一的分析下這五種數據類型的使用和內部實現方式:

  • String

    常用命令:

    set,get,decr,incr,mget 等。

    應用場景:

    String是最常用的一種數據類型,普通的key/value存儲都可以歸為此類,這里就不所做解釋了。

    實現方式:

    String在redis內部存儲默認就是一個字符串,被redisObject所引用,當遇到incr,decr等操作時會轉成數值型進行計算,此時redisObject的encoding字段為int。

  • Hash

    常用命令:

    hget,hset,hgetall 等。

    應用場景:

    我們簡單舉個實例來描述下Hash的應用場景,比如我們要存儲一個用戶信息對象數據,包含以下信息:

    用戶ID為查找的key,存儲的value用戶對象包含姓名,年齡,生日等信息,如果用普通的key/value結構來存儲,主要有以下2種存儲方式:

    第一種方式將用戶ID作為查找key,把其他信息封裝成一個對象以序列化的方式存儲,這種方式的缺點是,增加了序列化/反序列化的開銷,並且在需要修改其中一項信息時,需要把整個對象取回,並且修改操作需要對並發進行保護,引入CAS等復雜問題。

    第二種方法是這個用戶信息對象有多少成員就存成多少個key-value對兒,用用戶ID+對應屬性的名稱作為唯一標識來取得對應屬性的值,雖然省去了序列化開銷和並發問題,但是用戶ID為重復存儲,如果存在大量這樣的數據,內存浪費還是非常可觀的。

    那么Redis提供的Hash很好的解決了這個問題,Redis的Hash實際是內部存儲的Value為一個HashMap,並提供了直接存取這個Map成員的接口,如下圖:

    也就是說,Key仍然是用戶ID, value是一個Map,這個Map的key是成員的屬性名,value是屬性值,這樣對數據的修改和存取都可以直接通過其內部Map的Key(Redis里稱內部Map的key為field), 也就是通過 key(用戶ID) + field(屬性標簽) 就可以操作對應屬性數據了,既不需要重復存儲數據,也不會帶來序列化和並發修改控制的問題。很好的解決了問題。

    這里同時需要注意,Redis提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的屬性數據,但是如果內部Map的成員很多,那么涉及到遍歷整個內部Map的操作,由於Redis單線程模型的緣故,這個遍歷操作可能會比較耗時,而另其它客戶端的請求完全不響應,這點需要格外注意。

    實現方式:

    上面已經說到Redis Hash對應Value內部實際就是一個HashMap,實際這里會有2種不同實現,這個Hash的成員比較少時Redis為了節省內存會采用類似一維數組的方式來緊湊存儲,而不會采用真正的HashMap結構,對應的value redisObject的encoding為zipmap,當成員數量增大時會自動轉成真正的HashMap,此時encoding為ht。

  • List

    常用命令:

    lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

    應用場景:

    Redis list的應用場景非常多,也是Redis最重要的數據結構之一,比如twitter的關注列表,粉絲列表等都可以用Redis的list結構來實現,比較好理解,這里不再重復。

    實現方式:

    Redis list的實現為一個雙向鏈表,即可以支持反向查找和遍歷,更方便操作,不過帶來了部分額外的內存開銷,Redis內部的很多實現,包括發送緩沖隊列等也都是用的這個數據結構。

  • Set

    常用命令:

    sadd,spop,smembers,sunion 等。

    應用場景:

    Redis set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能,特殊之處在於set是可以自動排重的,當你需要存儲一個列表數據,又不希望出現重復數據時,set是一個很好的選擇,並且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內的重要接口,這個也是list所不能提供的。

    實現方式:

    set 的內部實現是一個 value永遠為null的HashMap,實際就是通過計算hash的方式來快速排重的,這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內的原因。

Sorted set

常用命令:

zadd,zrange,zrem,zcard等

使用場景:

Redis sorted set的使用場景與set類似,區別是set不是自動有序的,而sorted set可以通過用戶額外提供一個優先級(score)的參數來為成員排序,並且是插入有序的,即自動排序。當你需要一個有序的並且不重復的集合列表,那么可以選擇sorted set數據結構,比如twitter 的public timeline可以以發表時間作為score來存儲,這樣獲取時就是自動按時間排好序的。

實現方式:

Redis sorted set的內部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數據的存儲和有序,HashMap里放的是成員到score的映射,而跳躍表里存放的是所有的成員,排序依據是HashMap里存的score,使用跳躍表的結構可以獲得比較高的查找效率,並且在實現上比較簡單。

 


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