Redis應用場景

Redis最為常用的資料類型主要有以下五種：

String

Hash

List

Set

Sorted set

在具體描述這幾種資料類型之前，我們先通過一張圖了解下Redis内部記憶體管理中是如何描述這些不同資料類型的：

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

這裡需要特殊說明一下vm字段，隻有打開了Redis的虛拟記憶體功能，此字段才會真正的配置設定記憶體，該功能預設是關閉狀态的，該功能會在後面具體描述。通過上圖我們可以發現Redis使用redisObject來表示所有的key/value資料是比較浪費記憶體的，當然這些記憶體管理成本的付出主要也是為了給Redis不同資料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記憶體使用，我們随後會具體讨論。

下面我們先來逐一的分析下這五種資料類型的使用和内部實作方式：

常用指令：

set,get,decr,incr,mget 等。

應用場景：

String是最常用的一種資料類型，普通的key/value存儲都可以歸為此類，這裡就不所做解釋了。

實作方式：

String在redis内部存儲預設就是一個字元串，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。

hget,hset,hgetall 等。

我們簡單舉個執行個體來描述下Hash的應用場景，比如我們要存儲一個使用者資訊對象資料，包含以下資訊：

使用者ID為查找的key，存儲的value使用者對象包含姓名，年齡，生日等資訊，如果用普通的key/value結構來存儲，主要有以下2種存儲方式：

第一種方式将使用者ID作為查找key,把其他資訊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，并且在需要修改其中一項資訊時，需要把整個對象取回，并且修改操作需要對并發進行保護，引入CAS等複雜問題。

第二種方法是這個使用者資訊對象有多少成員就存成多少個key-value對兒，用使用者ID+對應屬性的名稱作為唯一辨別來取得對應屬性的值，雖然省去了序列化開銷和并發問題，但是使用者ID為重複存儲，如果存在大量這樣的資料，記憶體浪費還是非常可觀的。

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

也就是說，Key仍然是使用者ID, value是一個Map，這個Map的key是成員的屬性名，value是屬性值，這樣對資料的修改和存取都可以直接通過其内部Map的Key(Redis裡稱内部Map的key為field), 也就是通過 key(使用者ID) + field(屬性标簽) 就可以操作對應屬性資料了，既不需要重複存儲資料，也不會帶來序列化和并發修改控制的問題。很好的解決了問題。

這裡同時需要注意，Redis提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的屬性資料,但是如果内部Map的成員很多，那麼涉及到周遊整個内部Map的操作，由于Redis單線程模型的緣故，這個周遊操作可能會比較耗時，而另其它用戶端的請求完全不響應，這點需要格外注意。

上面已經說到Redis Hash對應Value内部實際就是一個HashMap，實際這裡會有2種不同實作，這個Hash的成員比較少時Redis為了節省記憶體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。

lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

Redis list的應用場景非常多，也是Redis最重要的資料結構之一，比如twitter的關注清單，粉絲清單等都可以用Redis的list結構來實作，比較好了解，這裡不再重複。

Redis list的實作為一個雙向連結清單，即可以支援反向查找和周遊，更友善操作，不過帶來了部分額外的記憶體開銷，Redis内部的很多實作，包括發送緩沖隊列等也都是用的這個資料結構。

sadd,spop,smembers,sunion 等。

Redis set對外提供的功能與list類似是一個清單的功能，特殊之處在于set是可以自動排重的，當你需要存儲一個清單資料，又不希望出現重複資料時，set是一個很好的選擇，并且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合内的重要接口，這個也是list所不能提供的。

set 的内部實作是一個 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内的原因。

zadd,zrange,zrem,zcard等

使用場景：

Redis sorted set的使用場景與set類似，差別是set不是自動有序的，而sorted set可以通過使用者額外提供一個優先級(score)的參數來為成員排序，并且是插入有序的，即自動排序。當你需要一個有序的并且不重複的集合清單，那麼可以選擇sorted set資料結構，比如twitter 的public timeline可以以發表時間作為score來存儲，這樣擷取時就是自動按時間排好序的。

Redis sorted set的内部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證資料的存儲和有序，HashMap裡放的是成員到score的映射，而跳躍表裡存放的是所有的成員，排序依據是HashMap裡存的score,使用跳躍表的結構可以獲得比較高的查找效率，并且在實作上比較簡單。