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寫在前邊
也當過面試官，面試過不少應聘者，因為是我自己招人自己用，所以我不會看應聘者造火箭的技術有多牛比，只看擰螺絲的手藝瓷不瓷實。畢竟以后是一個整體，拖了大家后腿團隊都很難受。面試的題目一般也不會太難，就像問Redis，我只是想確認他真正用過就夠了。Redis 5種基礎數據結構和簡單操作要知道，最基本的要求，如果這個時候他會說出每種數據結構大致的應用場景，那么這一定是加分的，起碼要比那些只會說出幾種數據結構后，在那干瞪眼等我問下一個問題的強很多，千萬別冷場。
有想交流技術或面試經驗的可以加我VX：xinzhifu521，一定知無不言，好了就聊這么多進入正題！
Redis基礎數據結構有哪些？
一、String（字符串）
在任何一種編程語言里，字符串String都是最基礎的數據結構， 那你有想過Redis中存儲一個字符串都進行了哪些操作嘛？
在Redis中String是可以修改的，稱為動態字符串(Simple Dynamic String 簡稱 SDS)（快拿小本本記名詞，要考的），說是字符串但它的內部結構更像是一個 ArrayList，內部維護着一個字節數組，並且在其內部預分配了一定的空間，以減少內存的頻繁分配。
Redis的內存分配機制是這樣：
-
當字符串的長度小於 1MB時，每次擴容都是加倍現有的空間。
-
如果字符串長度超過 1MB時，每次擴容時只會擴展 1MB 的空間。
這樣既保證了內存空間夠用，還不至於造成內存的浪費，字符串最大長度為 512MB.。
以上圖片源自網絡，如有侵權聯系刪除
上圖就是字符串的基本結構，其中 content 里面保存的是字符串內容，0x\0作為結束字符不會被計算len中。
分析一下字符串的數據結構
struct SDS{
T capacity; //數組容量
T len; //實際長度
byte flages; //標志位,低三位表示類型
byte[] content; //數組內容
}
capacity 和 len兩個屬性都是泛型，為什么不直接用int類型？因為Redis內部有很多優化方案，為更合理的使用內存，不同長度的字符串采用不同的數據類型表示，且在創建字符串的時候 len 會和 capacity 一樣大，不產生冗余的空間，所以String值可以是字符串、數字（整數、浮點數) 或者 二進制。
1、應用場景：
存儲key-value鍵值對，這個比較簡單不細說了
2、字符串（String）常用的命令：
set [key] [value] 給指定key設置值（set 可覆蓋老的值）
get [key] 獲取指定key 的值
del [key] 刪除指定key
exists [key] 判斷是否存在指定key
mset [key1] [value1] [key2] [value2] ...... 批量存鍵值對
mget [key1] [key2] ...... 批量取key
expire [key] [time] 給指定key 設置過期時間 單位秒
setex [key] [time] [value] 等價於 set + expire 命令組合
setnx [key] [value] 如果key不存在則set 創建，否則返回0
incr [key] 如果value為整數 可用 incr命令每次自增1
incrby [key] [number] 使用incrby命令對整數值 進行增加 number
二、list(列表)
Redis中的list和Java中的LinkedList很像，底層都是一種鏈表結構， list的插入和刪除操作非常快，時間復雜度為 0(1)，不像數組結構插入、刪除操作需要移動數據。
像歸像，但是redis中的list底層可不是一個雙向鏈表那么簡單。
當數據量較少的時候它的底層存儲結構為一塊連續內存，稱之為ziplist(壓縮列表)，它將所有的元素緊挨着一起存儲，分配的是一塊連續的內存；當數據量較多的時候將會變成quicklist(快速鏈表)結構。
可單純的鏈表也是有缺陷的，鏈表的前后指針 prev 和 next 會占用較多的內存，會比較浪費空間，而且會加重內存的碎片化。在redis 3.2之后就都改用ziplist+鏈表的混合結構，稱之為 quicklist(快速鏈表)。
下面具體介紹下兩種鏈表
ziplist(壓縮列表)
先看一下ziplist的數據結構，
struct ziplist<T>{
int32 zlbytes; //壓縮列表占用字節數
int32 zltail_offset; //最后一個元素距離起始位置的偏移量,用於快速定位到最后一個節點
int16 zllength; //元素個數
T[] entries; //元素內容
int8 zlend; //結束位 0xFF
}
int32 zlbytes： 壓縮列表占用字節數
int32 zltail_offset： 最后一個元素距離起始位置的偏移量,用於快速定位到最后一個節點
int16 zllength：元素個數
T[] entries：元素內容
int8 zlend：結束位 0xFF
壓縮列表為了支持雙向遍歷，所以才會有 ztail_offset 這個字段，用來快速定位到最后一
個元素，然后倒着遍歷
以上圖片源自網絡，如有侵權聯系刪除
entry的數據結構：
struct entry{
int<var> prevlen; //前一個 entry 的長度
int<var> encoding; //元素類型編碼
optional byte[] content; //元素內容
}
entry它的 prevlen 字段表示前一個 entry 的字節長度，當壓縮列表倒着遍歷時，需要通過這
個字段來快速定位到下一個元素的位置。
1、應用場景：
由於list它是一個按照插入順序排序的列表，所以應用場景相對還較多的，例如：
-
消息隊列：
lpop和rpush（或者反過來，lpush和rpop）能實現隊列的功能 -
朋友圈的點贊列表、評論列表、排行榜：
lpush命令和lrange命令能實現最新列表的功能，每次通過lpush命令往列表里插入新的元素，然后通過lrange命令讀取最新的元素列表。
2、list操作的常用命名：
rpush [key] [value1] [value2] ...... 鏈表右側插入
rpop [key] 移除右側列表頭元素，並返回該元素
lpop [key] 移除左側列表頭元素，並返回該元素
llen [key] 返回該列表的元素個數
lrem [key] [count] [value] 刪除列表中與value相等的元素，count是刪除的個數。 count>0 表示從左側開始查找，刪除count個元素，count<0 表示從右側開始查找，刪除count個相同元素，count=0 表示刪除全部相同的元素
(PS: index 代表元素下標，index 可以為負數， index= 表示倒數第一個元素，同理 index=-2 表示倒數第二 個元素。)
lindex [key] [index] 獲取list指定下標的元素 （需要遍歷，時間復雜度為O(n)）
lrange [key] [start_index] [end_index] 獲取list 區間內的所有元素 （時間復雜度為 O（n））
ltrim [key] [start_index] [end_index] 保留區間內的元素，其他元素刪除（時間復雜度為 O（n））
三、hash （字典）
Redis 中的 Hash和 Java的 HashMap 更加相似，都是數組+鏈表的結構，當發生 hash 碰撞時將會把元素追加到鏈表上，值得注意的是在 Redis 的 Hash 中 value 只能是字符串.
hset books java "Effective java" (integer) 1
hset books golang "concurrency in go" (integer) 1
hget books java "Effective java"
hset user age 17 (integer) 1
hincrby user age 1 #單個 key 可以進行計數 和 incr 命令基本一致 (integer) 18
Hash 和String都可以用來存儲用戶信息 ，但不同的是Hash可以對用戶信息的每個字段單獨存儲；String存的是用戶全部信息經過序列化后的字符串，如果想要修改某個用戶字段必須將用戶信息字符串全部查詢出來，解析成相應的用戶信息對象，修改完后在序列化成字符串存入。而 hash可以只對某個字段修改，從而節約網絡流量，不過hash內存占用要大於 String，這是 hash 的缺點。
1、應用場景：
- 購物車：
hset [key] [field] [value]命令， 可以實現以用戶Id，商品Id為field，商品數量為value，恰好構成了購物車的3個要素。 - 存儲對象：
hash類型的(key, field, value)的結構與對象的(對象id, 屬性, 值)的結構相似，也可以用來存儲對象。
2、hash常用的操作命令：
hset [key] [field] [value] 新建字段信息
hget [key] [field] 獲取字段信息
hdel [key] [field] 刪除字段
hlen [key] 保存的字段個數
hgetall [key] 獲取指定key 字典里的所有字段和值 （字段信息過多,會導致慢查詢 慎用：親身經歷 曾經用過這個這個指令導致線上服務故障）
hmset [key] [field1] [value1] [field2] [value2] ...... 批量創建
hincr [key] [field] 對字段值自增
hincrby [key] [field] [number] 對字段值增加number
四、set(集合)
Redis 中的 set和Java中的HashSet 有些類似，它內部的鍵值對是無序的、唯一 的。它的內部實現相當於一個特殊的字典，字典中所有的value都是一個值 NULL。當集合中最后一個元素被移除之后，數據結構被自動刪除，內存被回收。
1、應用場景：
- 好友、關注、粉絲、感興趣的人集合：
sinter命令可以獲得A和B兩個用戶的共同好友；sismember命令可以判斷A是否是B的好友；scard命令可以獲取好友數量；- 關注時，
smove命令可以將B從A的粉絲集合轉移到A的好友集合
- 首頁展示隨機：美團首頁有很多推薦商家，但是並不能全部展示，set類型適合存放所有需要展示的內容，而
srandmember命令則可以從中隨機獲取幾個。 - 存儲某活動中中獎的用戶ID ，因為有去重功能，可以保證同一個用戶不會中獎兩次。
2、set的常用命令：
sadd [key] [value] 向指定key的set中添加元素
smembers [key] 獲取指定key 集合中的所有元素
sismember [key] [value] 判斷集合中是否存在某個value
scard [key] 獲取集合的長度
spop [key] 彈出一個元素
srem [key] [value] 刪除指定元素
五、zset(有序集合)
zset也叫SortedSet一方面它是個 set ，保證了內部 value 的唯一性，另方面它可以給每個 value 賦予一個score，代表這個value的排序權重。它的內部實現用的是一種叫作“跳躍列表”的數據結構。
1、應用場景：
zset 可以用做排行榜，但是和list不同的是zset它能夠實現動態的排序，例如： 可以用來存儲粉絲列表，value 值是粉絲的用戶 ID，score 是關注時間，我們可以對粉絲列表按關注時間進行排序。
zset 還可以用來存儲學生的成績， value 值是學生的 ID, score 是他的考試成績。 我們對成績按分數進行排序就可以得到他的名次。
2、zset有序集合的常用操作命令：
zadd [key] [score] [value] 向指定key的集合中增加元素
zrange [key] [start_index] [end_index] 獲取下標范圍內的元素列表，按score 排序輸出
zrevrange [key] [start_index] [end_index] 獲取范圍內的元素列表 ，按score排序 逆序輸出
zcard [key] 獲取集合列表的元素個數
zrank [key] [value] 獲取元素再集合中的排名
zrangebyscore [key] [score1] [score2] 輸出score范圍內的元素列表
zrem [key] [value] 刪除元素
zscore [key] [value] 獲取元素的score
總結
本文很多概念都一帶而過了，只是給大家粗略的講述一下Redis五種基礎數據結構和應用場景，旨在給小伙伴們一個面試備題的方向，后續會持續輸出Redis方面的文章，歡迎關注，咱們一起學習拿offer。
今天就說這么多，如果本文對您有一點幫助，希望能得到您一個點贊👍哦
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