Redis 5 种基本数据类型详解
Redis 共有 5 种基本数据类型：String（字符串）、List（列表）、Set（集合）、Hash（散列）、Zset（有序集合）。
这 5 种数据类型是直接提供给用户使用的，是数据的保存形式，其底层实现主要依赖这 8 种数据结构：简单动态字符串（SDS）、LinkedList（双向链表）、Dict（哈希表/字典）、SkipList（跳跃表）、Intset（整数集合）、ZipList（压缩列表）、QuickList（快速列表）。
Redis 5 种基本数据类型对应的底层数据结构实现如下表所示：
| String | List | Hash | Set | Zset |
|---|---|---|---|---|
| SDS | LinkedList/ZipList/QuickList | Dict、ZipList | Dict、Intset | ZipList、SkipList |
Redis 3.2 之前，List 底层实现是 LinkedList 或者 ZipList。 Redis 3.2 之后，引入了 LinkedList 和 ZipList 的结合 QuickList，List 的底层实现变为 QuickList。从 Redis 7.0 开始， ZipList 被 ListPack 取代。
你可以在 Redis 官网上找到 Redis 数据类型/结构非常详细的介绍：
未来随着 Redis 新版本的发布，可能会有新的数据结构出现，通过查阅 Redis 官网对应的介绍，你总能获取到最靠谱的信息。
String（字符串）
介绍
String 是 Redis 中最简单同时也是最常用的一个数据类型。
String 是一种二进制安全的数据类型，可以用来存储任何类型的数据比如字符串、整数、浮点数、图片（图片的 base64 编码或者解码或者图片的路径）、序列化后的对象。
虽然 Redis 是用 C 语言写的，但是 Redis 并没有使用 C 的字符串表示，而是自己构建了一种 简单动态字符串（Simple Dynamic String，SDS）。相比于 C 的原生字符串，Redis 的 SDS 不光可以保存文本数据还可以保存二进制数据，并且获取字符串长度复杂度为 O(1)（C 字符串为 O(N)）,除此之外，Redis 的 SDS API 是安全的，不会造成缓冲区溢出。
常用命令
| 命令 | 介绍 |
|---|---|
| SET key value | 设置指定 key 的值 |
| SETNX key value | 只有在 key 不存在时设置 key 的值 |
| GET key | 获取指定 key 的值 |
| MSET key1 value1 key2 value2 …… | 设置一个或多个指定 key 的值 |
| MGET key1 key2 ... | 获取一个或多个指定 key 的值 |
| STRLEN key | 返回 key 所储存的字符串值的长度 |
| INCR key | 将 key 中储存的数字值增一 |
| DECR key | 将 key 中储存的数字值减一 |
| EXISTS key | 判断指定 key 是否存在 |
| DEL key（通用） | 删除指定的 key |
| EXPIRE key seconds（通用） | 给指定 key 设置过期时间 |
更多 Redis String 命令以及详细使用指南，请查看 Redis 官网对应的介绍：https://redis.io/commands/?group=string 。
基本操作：
> SET key value
OK
> GET key
"value"
> EXISTS key
(integer) 1
> STRLEN key
(integer) 5
> DEL key
(integer) 1
> GET key
(nil)
批量设置：
> MSET key1 value1 key2 value2
OK
> MGET key1 key2 # 批量获取多个 key 对应的 value
1) "value1"
2) "value2"
计数器（字符串的内容为整数的时候可以使用）：
> SET number 1
OK
> INCR number # 将 key 中储存的数字值增一
(integer) 2
> GET number
"2"
> DECR number # 将 key 中储存的数字值减一
(integer) 1
> GET number
"1"
设置过期时间（默认为永不过期）：
> EXPIRE key 60
(integer) 1
> SETEX key 60 value # 设置值并设置过期时间
OK
> TTL key
(integer) 56
应用场景
需要存储常规数据的场景
- 举例：缓存 Session、Token、图片地址、序列化后的对象(相比较于 Hash 存储更节省内存)。
- 相关命令：
SET、GET。
需要计数的场景
- 举例：用户单位时间的请求数（简单限流可以用到）、页面单位时间的访问数。
- 相关命令：
SET、GET、INCR、DECR。
分布式锁
利用 SETNX key value 命令可以实现一个最简易的分布式锁（存在一些缺陷，通常不建议这样实现分布式锁）。
List（列表）
介绍
Redis 中的 List 其实就是链表数据结构的实现。我在 线性数据结构 :数组、链表、栈、队列 这篇文章中详细介绍了链表这种数据结构，我这里就不多做介绍了。
许多高级编程语言都内置了链表的实现比如 Java 中的 LinkedList，但是 C 语言并没有实现链表，所以 Redis 实现了自己的链表数据结构。Redis 的 List 的实现为一个 双向链表，即可以支持反向查找和遍历，更方便操作，不过带来了部分额外的内存开销。
常用命令
| 命令 | 介绍 |
|---|---|
| RPUSH key value1 value2 ... | 在指定列表的尾部（右边）添加一个或多个元素 |
| LPUSH key value1 value2 ... | 在指定列表的头部（左边）添加一个或多个元素 |
| LSET key index value | 将指定列表索引 index 位置的值设置为 value |
| LPOP key | 移除并获取指定列表的第一个元素(最左边) |
| RPOP key | 移除并获取指定列表的最后一个元素(最右边) |
| LLEN key | 获取列表元素数量 |
| LRANGE key start end | 获取列表 start 和 end 之间 的元素 |
更多 Redis List 命令以及详细使用指南，请查看 Redis 官网对应的介绍：https://redis.io/commands/?group=list 。
通过 RPUSH/LPOP 或者 LPUSH/RPOP实现队列：
> RPUSH myList value1
(integer) 1
> RPUSH myList value2 value3
(integer) 3
> LPOP myList
"value1"
> LRANGE myList 0 1
1) "value2"
2) "value3"
> LRANGE myList 0 -1
1) "value2"
2) "value3"
通过 RPUSH/RPOP或者LPUSH/LPOP 实现栈：
> RPUSH myList2 value1 value2 value3
(integer) 3
> RPOP myList2 # 将 list的最右边的元素取出
"value3"
我专门画了一个图方便大家理解 RPUSH , LPOP , lpush , RPOP 命令：
通过 LRANGE 查看对应下标范围的列表元素：
> RPUSH myList value1 value2 value3
(integer) 3
> LRANGE myList 0 1
1) "value1"
2) "value2"
> LRANGE myList 0 -1
1) "value1"
2) "value2"
3) "value3"
通过 LRANGE 命令，你可以基于 List 实现分页查询，性能非常高！
通过 LLEN 查看链表长度：
> LLEN myList
(integer) 3
应用场景
信息流展示
- 举例：最新文章、最新动态。
- 相关命令：
LPUSH、LRANGE。
消息队列
List 可以用来做消息队列，只是功能过于简单且存在很多缺陷，不建议这样做。
相对来说，Redis 5.0 新增加的一个数据结构 Stream 更适合做消息队列一些，只是功能依然非常简陋。和专业的消息队列相比，还是有很多欠缺的地方比如消息丢失和堆积问题不好解决。
Hash（哈希）
介绍
Redis 中的 Hash 是一个 String 类型的 field-value（键值对） 的映射表，特别适合用于存储对象，后续操作的时候，你可以直接修改这个对象中的某些字段的值。
Hash 类似于 JDK1.8 前的 HashMap，内部实现也差不多(数组 + 链表)。不过，Redis 的 Hash 做了更多优化。
常用命令
| 命令 | 介绍 |
|---|---|
| HSET key field value | 设置指定哈希表中指定字段的值 |
| HSETNX key field value | 只有指定字段不存在时设置指定字段的值 |
| HMSET key field1 value1 field2 value2 ... | 同时将一个或多个 field-value (域-值)对设置到指定哈希表中 |
| HGET key field | 获取指定哈希表中指定字段的值 |
| HMGET key field1 field2 ... | 获取指定哈希表中一个或者多个指定字段的值 |
| HGETALL key | 获取指定哈希表中所有的键值对 |
| HEXISTS key field | 查看指定哈希表中指定的字段是否存在 |
| HDEL key field1 field2 ... | 删除一个或多个哈希表字段 |
| HLEN key | 获取指定哈希表中字段的数量 |
| HINCRBY key field increment | 对指定哈希中的指定字段做运算操作（正数为加，负数为减） |
更多 Redis Hash 命令以及详细使用指南，请查看 Redis 官网对应的介绍：https://redis.io/commands/?group=hash 。
模拟对象数据存储：
> HMSET userInfoKey name "guide" description "dev" age 24
OK
> HEXISTS userInfoKey name # 查看 key 对应的 value中指定的字段是否存在。
(integer) 1
> HGET userInfoKey name # 获取存储在哈希表中指定字段的值。
"guide"
> HGET userInfoKey age
"24"
> HGETALL userInfoKey # 获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值
1) "name"
2) "guide"
3) "description"
4) "dev"
5) "age"
6) "24"
> HSET userInfoKey name "GuideGeGe"
> HGET userInfoKey name
"GuideGeGe"
> HINCRBY userInfoKey age 2
(integer) 26
应用场景
对象数据存储场景
- 举例：用户信息、商品信息、文章信息、购物车信息。
- 相关命令：
HSET（设置单个字段的值）、HMSET（设置多个字段的值）、HGET（获取单个字段的值）、HMGET（获取多个字段的值）。
Set（集合）
介绍
Redis 中的 Set 类型是一种无序集合，集合中的元素没有先后顺序但都唯一，有点类似于 Java 中的 HashSet 。当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，Set 是一个很好的选择，并且 Set 提供了判断某个元素是否在一个 Set 集合内的重要接口，这个也是 List 所不能提供的。
你可以基于 Set 轻易实现交集、并集、差集的操作，比如你可以将一个用户所有的关注人存在一个集合中，将其所有粉丝存在一个集合。这样的话，Set 可以非常方便的实现如共同关注、共同粉丝、共同喜好等功能。这个过程也就是求交集的过程。
常用命令
| 命令 | 介绍 |
|---|---|
| SADD key member1 member2 ... | 向指定集合添加一个或多个元素 |
| SMEMBERS key | 获取指定集合中的所有元素 |
| SCARD key | 获取指定集合的元素数量 |
| SISMEMBER key member | 判断指定元素是否在指定集合中 |
| SINTER key1 key2 ... | 获取给定所有集合的交集 |
| SINTERSTORE destination key1 key2 ... | 将给定所有集合的交集存储在 destination 中 |
| SUNION key1 key2 ... | 获取给定所有集合的并集 |
| SUNIONSTORE destination key1 key2 ... | 将给定所有集合的并集存储在 destination 中 |
| SDIFF key1 key2 ... | 获取给定所有集合的差集 |
| SDIFFSTORE destination key1 key2 ... | 将给定所有集合的差集存储在 destination 中 |
| SPOP key count | 随机移除并获取指定集合中一个或多个元素 |
| SRANDMEMBER key count | 随机获取指定集合中指定数量的元素 |
更多 Redis Set 命令以及详细使用指南，请查看 Redis 官网对应的介绍：https://redis.io/commands/?group=set 。
基本操作：
> SADD mySet value1 value2
(integer) 2
> SADD mySet value1 # 不允许有重复元素，因此添加失败
(integer) 0
> SMEMBERS mySet
1) "value1"
2) "value2"
> SCARD mySet
(integer) 2
> SISMEMBER mySet value1
(integer) 1
> SADD mySet2 value2 value3
(integer) 2
mySet:value1、value2。mySet2：value2、value3。
求交集：
> SINTERSTORE mySet3 mySet mySet2
(integer) 1
> SMEMBERS mySet3
1) "value2"
求并集：
> SUNION mySet mySet2
1) "value3"
2) "value2"
3) "value1"
求差集：
> SDIFF mySet mySet2 # 差集是由所有属于 mySet 但不属于 A 的元素组成的集合
1) "value1"
应用场景
需要存放的数据不能重复的场景
- 举例：网站 UV 统计（数据量巨大的场景还是
HyperLogLog更适合一些）、文章点赞、动态点赞等场景。 - 相关命令：
SCARD（获取集合数量） 。
需要获取多个数据源交集、并集和差集的场景
- 举例：共同好友(交集)、共同粉丝(交集)、共同关注(交集)、好友推荐（差集）、音乐推荐（差集）、订阅号推荐（差集+交集） 等场景。
- 相关命令：
SINTER（交集）、SINTERSTORE（交集）、SUNION（并集）、SUNIONSTORE（并集）、SDIFF（差集）、SDIFFSTORE（差集）。
需要随机获取数据源中的元素的场景
- 举例：抽奖系统、随机点名等场景。
- 相关命令：
SPOP（随机获取集合中的元素并移除，适合不允许重复中奖的场景）、SRANDMEMBER（随机获取集合中的元素，适合允许重复中奖的场景）。
Sorted Set（有序集合）
介绍
Sorted Set 类似于 Set，但和 Set 相比，Sorted Set 增加了一个权重参数 score，使得集合中的元素能够按 score 进行有序排列，还可以通过 score 的范围来获取元素的列表。有点像是 Java 中 HashMap 和 TreeSet 的结合体。
常用命令
| 命令 | 介绍 |
|---|---|
| ZADD key score1 member1 score2 member2 ... | 向指定有序集合添加一个或多个元素 |
| ZCARD KEY | 获取指定有序集合的元素数量 |
| ZSCORE key member | 获取指定有序集合中指定元素的 score 值 |
| ZINTERSTORE destination numkeys key1 key2 ... | 将给定所有有序集合的交集存储在 destination 中，对相同元素对应的 score 值进行 SUM 聚合操作，numkeys 为集合数量 |
| ZUNIONSTORE destination numkeys key1 key2 ... | 求并集，其它和 ZINTERSTORE 类似 |
| ZDIFFSTORE destination numkeys key1 key2 ... | 求差集，其它和 ZINTERSTORE 类似 |
| ZRANGE key start end | 获取指定有序集合 start 和 end 之间的元素（score 从低到高） |
| ZREVRANGE key start end | 获取指定有序集合 start 和 end 之间的元素（score 从高到底） |
| ZREVRANK key member | 获取指定有序集合中指定元素的排名(score 从大到小排序) |
更多 Redis Sorted Set 命令以及详细使用指南，请查看 Redis 官网对应的介绍：https://redis.io/commands/?group=sorted-set 。
基本操作：
> ZADD myZset 2.0 value1 1.0 value2
(integer) 2
> ZCARD myZset
2
> ZSCORE myZset value1
2.0
> ZRANGE myZset 0 1
1) "value2"
2) "value1"
> ZREVRANGE myZset 0 1
1) "value1"
2) "value2"
> ZADD myZset2 4.0 value2 3.0 value3
(integer) 2
myZset:value1(2.0)、value2(1.0) 。myZset2：value2（4.0）、value3(3.0) 。
获取指定元素的排名：
> ZREVRANK myZset value1
0
> ZREVRANK myZset value2
1
求交集：
> ZINTERSTORE myZset3 2 myZset myZset2
1
> ZRANGE myZset3 0 1 WITHSCORES
value2
5
求并集：
> ZUNIONSTORE myZset4 2 myZset myZset2
3
> ZRANGE myZset4 0 2 WITHSCORES
value1
2
value3
3
value2
5
求差集：
> ZDIFF 2 myZset myZset2 WITHSCORES
value1
2
应用场景
需要随机获取数据源中的元素根据某个权重进行排序的场景
- 举例：各种排行榜比如直播间送礼物的排行榜、朋友圈的微信步数排行榜、王者荣耀中的段位排行榜、话题热度排行榜等等。
- 相关命令：
ZRANGE(从小到大排序)、ZREVRANGE（从大到小排序）、ZREVRANK(指定元素排名)。
《Java 面试指南Pro》 的「技术面试题篇」就有一篇文章详细介绍如何使用 Sorted Set 来设计制作一个排行榜。
需要存储的数据有优先级或者重要程度的场景 比如优先级任务队列。
- 举例：优先级任务队列。
- 相关命令：
ZRANGE(从小到大排序)、ZREVRANGE（从大到小排序）、ZREVRANK(指定元素排名)。
总结
| 数据类型 | 说明 |
|---|---|
| String | 一种二进制安全的数据类型，可以用来存储任何类型的数据比如字符串、整数、浮点数、图片（图片的 base64 编码或者解码或者图片的路径）、序列化后的对象。 |
| List | Redis 的 List 的实现为一个双向链表，即可以支持反向查找和遍历，更方便操作，不过带来了部分额外的内存开销。 |
| Hash | 一个 String 类型的 field-value（键值对） 的映射表，特别适合用于存储对象，后续操作的时候，你可以直接修改这个对象中的某些字段的值。 |
| Set | 无序集合，集合中的元素没有先后顺序但都唯一，有点类似于 Java 中的 HashSet 。 |
| Zset | 和 Set 相比，Sorted Set 增加了一个权重参数 score，使得集合中的元素能够按 score 进行有序排列，还可以通过 score 的范围来获取元素的列表。有点像是 Java 中 HashMap 和 TreeSet 的结合体。 |
参考
- Redis Data Structures：https://redis.com/redis-enterprise/data-structures/ 。
- Redis Commands：https://redis.io/commands/ 。
- Redis Data types tutorial：https://redis.io/docs/manual/data-types/data-types-tutorial/ 。
- Redis 存储对象信息是用 Hash 还是 String : https://segmentfault.com/a/1190000040032006