命令

下面我們還是和學(xué)習(xí)其它數(shù)據(jù)類型一樣，我們還是先學(xué)習(xí)一下 Redis 列表類型的命令。

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1.添加操作

• 從右邊插入元素

我們看 rpush 命令在插入時，是有返回值的，返回值的數(shù)量就是當(dāng)前列表中所有元素的個數(shù)。

我們也可以用下面的命令從左到右獲取當(dāng)前列表中的所有的元素，也就是如上圖所示中那樣。

• 從左邊插入元素

lpush 命令的返回值及用法和 rpush 命令一樣。通過上面的事例證明了我們前面說的，rpush 命令和 lpush 命令的返回值并不是當(dāng)前插入元素的個數(shù)，而是當(dāng)前 key 中全部元素的個數(shù)，因?yàn)楫?dāng)前 key 中已經(jīng)有了 3 個元素，所以我們在執(zhí)行插入命令時，返回的就是 6 而不是 3，。

• 向某個元素前或者后插入元素

linsert 命令在執(zhí)行的時候首先會從當(dāng)前列表中查找到 pivot 元素，其次再將這個新元素插入到 pivot 元素的前面或者后面。并且我們通過上圖可以知道 linsert 命令在執(zhí)行成功后也是會有返回值的，返回的結(jié)果就是當(dāng)前列表中元素的個數(shù)。

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2.查找

• 獲取指定范圍內(nèi)的元素列表

lrange 命令會獲取列表中指定索引范圍的所有元素。

通過索引獲取列表主要有兩個特點(diǎn)：

• 索引下標(biāo)從左到右分別是 0 到 N-1，從右到左是 -1 到 -N。

• lrange 命令中的 stop 參數(shù)在執(zhí)行時會包括當(dāng)前元素，并不是所有的語言都是這樣的。我們要獲取列表中前兩個元素則可以如下圖所示：

• 獲取列表中指定索引下標(biāo)的元素

• 獲取列表長度

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3.刪除

• 從列表左側(cè)彈出元素

lpop 命令執(zhí)行成功后會返回當(dāng)前被刪除的元素名稱。

• 從列表右側(cè)彈出元素

rpop 命令和 lpop 命令的使用方式一樣。

• 刪除指定元素

lrem 命令會將列表中等于 value 的元素刪除掉，并且會根據(jù) count 參數(shù)來決定刪除 value 的元素個數(shù)。

下面我們看一下 count 參數(shù)的使用說明：

count > 0：表示從左到右，最多刪除 count 個元素。也就是如下圖所示：

我們看上圖中的命令中，雖然我們將 count 參數(shù)指定的是 5，將 value 參數(shù)指定的是 2，但由于當(dāng)前列表中只有一個 2，所以，當(dāng)前 lrem 命令最多只能刪除 1 個元素，并且 lrem 命令也是有返回值的，也就是當(dāng)前成功刪除元素的個數(shù)。

count < 0：從右到左，最多刪除 count 個元素。

count = 0：刪除所有元素。

• 按照索引范圍修剪列表

ltrim 命令會直接保留 start 索引到 stop 索引的之間的元素，并包括當(dāng)前元素，而之外的元素則都會刪除掉，所以該命令也叫修剪列表。

并且有一點(diǎn)要注意，ltrim 命令不會返回當(dāng)前的列表中元素的個數(shù)，而是返回改命令是否成功的狀態(tài)。

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4.修改

• 修改指定索引下標(biāo)的元素

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5.阻塞操作

blpop 和 brpop 命令是 lpop 和 rpop 命令的阻塞版本，它們除了彈出方向不同以外，使用方法基本相同。

• key [key …]：可以指定多個列表的鍵。

• timeout：阻塞時間（單位：秒）

下面我們看一下該命令的詳細(xì)使用。

列表為空：如果 timeout=3，則表示客戶端等待 3 秒后才能返回結(jié)果，如果 timeout=0，則表示客戶端會一直等待，也就是會阻塞。

由于我期間向列表中插入了元素，否則上述命令將一直阻塞下去。

列表不為空：如果 timeout=0，并且列表不為空時，則 blpop 和 brpop 命令會立即返回結(jié)果，不會阻塞。

下面我們看一下 blpop 和 brpop 命令的注意事項(xiàng)。

如果使用 blpop 和 brpop 命令指定多個鍵時，blpop 和 brpop 命令會從左到右遍歷鍵，并且一旦有一個鍵能返回元素，則客戶端會立即返回。

當(dāng)列表為空時，上述命令會阻塞，如果向上述中的任何一個鍵中插入元素，則上述命令會直接返回該鍵的元素。

如果多個客戶端都對同一個鍵執(zhí)行 blpop 或者 brpop 命令，則最先執(zhí)行該命令的客戶端會獲取到該鍵的元素。

我同時啟動了 3 個客戶端，因?yàn)楫?dāng)前列表為空，所以上述命令執(zhí)行后會阻塞。如果此時我向該列表中插入元素，則只有第一個客戶端會有返回結(jié)果，因?yàn)榈谝粋€客戶端是第一個執(zhí)行上述命令的。

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時間復(fù)雜度

下面我們看一下列表中命令的相關(guān)時間復(fù)雜度。

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內(nèi)部編碼

列表中的內(nèi)部編碼有兩種，它們分別是：

• ziplist（壓縮列表）：當(dāng)列表中元素個數(shù)小于 512（默認(rèn)）個，并且列表中每個元素的值都小于 64（默認(rèn)）個字節(jié)時，Redis 會選擇用 ziplist 來作為列表的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)以減少內(nèi)存的使用。當(dāng)然上述默認(rèn)值也可以通過相關(guān)參數(shù)修改：list-max-ziplist-entried（元素個數(shù)）、list-max-ziplist-value(元素值)。

• linkedlist（鏈表）：當(dāng)列表類型無法滿足 ziplist 條件時，Redis 會選擇用 linkedlist 作為列表的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

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集合類型

Redis 中的集合類型，也就是 set。在 Redis 中 set 也是可以保存多個字符串的，經(jīng)常有人會分不清 list 與 set，下面我們重點(diǎn)介紹一下它們之間的不同：

• set 中的元素是不可以重復(fù)的，而 list 是可以保存重復(fù)元素的。

• set 中的元素是無序的，而 list 中的元素是有序的。

• set 中的元素不能通過索引下標(biāo)獲取元素，而 list 中的元素則可以通過索引下標(biāo)獲取元素。

• 除此之外 set 還支持更高級的功能，例如多個 set 取交集、并集、差集等。

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命令

下面我們介紹一下 set 中的相關(guān)命令。

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1.集合內(nèi)操作

• 添加元素

sadd 命令也是有返回值的，它的返回值就是當(dāng)前執(zhí)行 sadd 命令成功添加元素的個數(shù)，因?yàn)?set 中不能保存重復(fù)元素，所以在執(zhí)行?sadd setkey c d?命令時，返回的是 1，而不是 2。因?yàn)樵?c 已經(jīng)成功保存到 set 中，不能再保存了，只能將 d 保存到 set 中。

• 刪除元素

srem 命令和 sadd 命令一樣也是有返回值的，返回值就是當(dāng)前刪除元素的個數(shù)。

• 計(jì)算元素個數(shù)

scard 命令的時間復(fù)雜度為O(1)，scard 命令不會遍歷 set 中的所有元素，而是直接使用 Redis 中的內(nèi)部變量。

• 判讀元素是否在集合中

sismember 命令也有返回值，如果返回值為1則表示當(dāng)前元素在當(dāng)前 set 中，如果返回 0 則表示當(dāng)前元素不在 set 中。

• 隨機(jī)從 set 中返回指定個數(shù)元素

srandmember 命令中有一個可選參數(shù) count，count 參數(shù)指的是返回元素的個數(shù)，如果當(dāng)前 set 中的元素個數(shù)小于 count，則 srandmember 命令返回當(dāng)前 set 中的所有元素，如果 count 參數(shù)等于 0，則不返回任何數(shù)據(jù)，如果 count 參數(shù)小于 0，則隨機(jī)返回當(dāng)前 count 個數(shù)的元素。

• 從集合中隨機(jī)彈出元素

spop 命令也是隨機(jī)從 set 中彈出元素，并且也支持 count 可選參數(shù)，但有一點(diǎn)和 srandmember 命令不同。spop 命令在隨機(jī)彈出元素之后，會將彈出的元素從 set 中刪除。

• 獲取所有元素

smembers 命令雖然能獲取當(dāng)前 set 中所有的元素，但返回元素的順序與 sadd 添加元素的順序不一定相同，這也就是前面提到過的保存在 set 中的元素是無序的。

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2.集合間操作

• 集合的交集

• 集合的并集

• 集合的差集

• 將集合的交集、并集、差集的結(jié)果保存

為什么 Redis 要提供 sinterstore、sunionstore、sdiffstore 命令來將集合的交集、并集、差集的結(jié)果保存起來呢？這是因?yàn)?Redis 在進(jìn)行上述比較時，會比較耗費(fèi)時間，所以為了提高性能可以將交集、并集、差集的結(jié)果提前保存起來，這樣在需要使用時，可以直接通過 smembers 命令獲取。

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時間復(fù)雜度

下面我們看一下 set 中相關(guān)命令的時間復(fù)雜度。

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內(nèi)部編碼

• intset(整數(shù)集合)：當(dāng)集合中的元素都是整數(shù)，并且集合中的元素個數(shù)小于 512 個時，Redis 會選用 intset 作為底層內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

• hashtable(哈希表)：當(dāng)上述條件不滿足時，Redis 會采用 hashtable 作為底層實(shí)現(xiàn)。

備注：我們可以通過 set-max-intset-entries 參數(shù)來設(shè)置上述中的默認(rèn)參數(shù)。

下面我們看一下具體的事例，來驗(yàn)證我們上面提到的內(nèi)部編碼。

當(dāng)元素個數(shù)較少并且都是整數(shù)時，內(nèi)部編碼為 intset。

當(dāng)元素不全是整數(shù)時，內(nèi)部編碼為 hashtable。

當(dāng)元素個數(shù)超過 512 個時，內(nèi)部編碼為 hashtable。

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有序集合類型

看名字我們就知道，有序集合也是一種集合，并且這個集合還是有序的。列表也是有序的，那它和有序集合又有什么不同呢？有序集合的有序和列表的有序是不同的。列表中的有序指的的是插入元素的順序和查詢元素的順序相同，而有序集合中的有序指的是它會為每個元素設(shè)置一個分?jǐn)?shù)(score)，而查詢時可以通過分?jǐn)?shù)計(jì)算元素的排名，然后再返回結(jié)果。因?yàn)橛行蚣弦彩羌项愋?，所以有序集合中也是不插入重?fù)元素的，但在有序集合中分?jǐn)?shù)則是可以重復(fù)，那如果在有序集合中有多個元素的分?jǐn)?shù)是相同的，這些重復(fù)元素的排名是怎么計(jì)算的呢？后邊我們再做詳細(xì)說明。

下面先看一下列表、集合、有序集合三種數(shù)據(jù)類型之間的區(qū)別：

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命令

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1.集合內(nèi)操作

• 添加元素

zadd 命令也是有返回值的，返回值就是當(dāng)前 zadd 命令成功添加元素的個數(shù)。zadd 命令有很多選填參數(shù)：

• nx: 元素必須不存在時，才可以設(shè)置成功。

• xx: 元素必須存在時，才可以設(shè)置成功。

• ch: 返回此命令執(zhí)行完成后，有序集合元素和分?jǐn)?shù)發(fā)生變化的個數(shù)

• incr: 對 score 做增加。

備注：由于有序集合相比集合提供了排序字段，正是因?yàn)槿绱艘哺冻隽讼鄳?yīng)的代價(jià)，sadd 的時間復(fù)雜度為 O(1)，而 zadd 的時間復(fù)雜度為O(log(n))。

• 計(jì)算成員個數(shù)

• 計(jì)算某個成員的分?jǐn)?shù)

在使用 zscore 命令時，如果 key 不存在，或者元素不存在時，該命令返回的都是(nil)。

• 計(jì)算成員的排名

zrank 命令是從分?jǐn)?shù)低到高排名，而 zrevrank 命令則恰恰相反，從高到低排名。有一點(diǎn)要特別注意， zrank 和 zrevrank 命令與 zscore 是命令不同的，前者通過分?jǐn)?shù)計(jì)算出最后的排名，而后者則是直接返回當(dāng)前元素的分?jǐn)?shù)。

• 刪除元素

返回的結(jié)果為成功刪除元素的個數(shù)，因?yàn)?zrem 命令是支持批量刪除的。

• 增加元素分?jǐn)?shù)

雖然 zincrby 命令是增加元素分?jǐn)?shù)的，但我們也可以指定負(fù)數(shù)，這樣當(dāng)前元素的分?jǐn)?shù)，則會相減。

• 返回指定排名范圍的元素

zrange 命令是通過分?jǐn)?shù)從低到高返回?cái)?shù)據(jù)，而 zrevrange 命令是通過分?jǐn)?shù)從高到低返回?cái)?shù)據(jù)。如果執(zhí)行命令時添加了 WITHSCORES 可選參數(shù)，則返回?cái)?shù)據(jù)時會返回當(dāng)前元素的分?jǐn)?shù)。

• 返回指定分?jǐn)?shù)范圍的元素

min 和 max 參數(shù)還支持開區(qū)間(小括號)和閉區(qū)間(中括號)，同時我們還可以用 -inf 和 +inf 參數(shù)代表無限小和無限大。

• 返回指定分?jǐn)?shù)范圍元素個數(shù)

• 刪除指定排名內(nèi)的升序元素

• 刪除指定分?jǐn)?shù)范圍元素

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2.集合間操作

• 交集

zinterstore 命令參數(shù)比較多：

• destination：將交集的計(jì)算結(jié)果，保存到這個鍵中。

• numkeys：需要做交集計(jì)算鍵的個數(shù)。

• key [key …]：需要做交集計(jì)算的鍵。

• WEIGHTS weight：每個鍵的權(quán)重，在做交集計(jì)算時，每個鍵中的分?jǐn)?shù)值都會乘以這個權(quán)重，默認(rèn)每個鍵的權(quán)重為 1。

• AGGREGATE SUM|MIN|MAX：計(jì)算成員交集后，分值可以按照 sum(和)、min(最小值)、max(最大值)做匯總，默認(rèn)值為? sum。

下面我們將權(quán)重設(shè)置為 0.5，這樣當(dāng)計(jì)算交集后，有序集合中的元素分?jǐn)?shù)將都會減半，并且使用 max 參數(shù)匯總。

• 并集

zunionstore 命令的相關(guān)參數(shù)和 zinterstore 命令相同。

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時間復(fù)雜度

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內(nèi)部編碼

有序集合類型的內(nèi)部編碼有兩種，它們分別是：

• ziplist(壓縮列表)：當(dāng)有序集合的元素個數(shù)小于 128 個(默認(rèn)設(shè)置)，同時每個元素的值都小于 64 字節(jié)(默認(rèn)設(shè)置)，Redis 會采用 ziplist 作為有序集合的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

• skiplist(跳躍表)：當(dāng)上述條件不滿足時，Redis 會采用 skiplist 作為內(nèi)部編碼。

備注：上述中的默認(rèn)值，也可以通過以下參數(shù)設(shè)置：zset-max-ziplist-entries 和 zset-max-ziplist-value。

下面我們用以下示例來驗(yàn)證上述結(jié)論。

當(dāng)元素個數(shù)比較少，并且每個元素也比較小時，內(nèi)部編碼為 ziplist:

當(dāng)元素個數(shù)超過 128 時，內(nèi)部編碼為 skiplist。下面我們將采用 python 動態(tài)創(chuàng)建128個元素，下面為源碼：

當(dāng)有序集合中有任何一個元素大于 64 個字節(jié)時，內(nèi)部編碼為 skiplist。