一口气说出Redis 5种数据结构及对应使用场景,面试要加分的

整理了一些Java方面的架构、面试资料(微服务、集群、分布式、中间件等),有需要的小伙伴可以关注公众号【程序员内点事】,无套路自行领取

更多优选

写在前边

也当过面试官,面试过不少应聘者,因为是我自己招人自己用,所以我不会看应聘者造火箭的技术有多牛比,只看拧螺丝的手艺瓷不瓷实。毕竟以后是一个整体,拖了大家后腿团队都很难受。面试的题目一般也不会太难,就像问Redis,我只是想确认他真正用过就够了。Redis 5种基础数据结构和简单操作要知道,最基本的要求,如果这个时候他会说出每种数据结构大致的应用场景,那么这一定是加分的,起码要比那些只会说出几种数据结构后,在那干瞪眼等我问下一个问题的强很多,千万别冷场。

有想交流技术或面试经验的可以加我VX:xinzhifu521,一定知无不言,好了就聊这么多进入正题!


Redis基础数据结构有哪些?

一、String(字符串)

在任何一种编程语言里,字符串String都是最基础的数据结构, 那你有想过Redis中存储一个字符串都进行了哪些操作嘛?

RedisString是可以修改的,称为动态字符串(Simple Dynamic String 简称 SDS)(快拿小本本记名词,要考的),说是字符串但它的内部结构更像是一个 ArrayList,内部维护着一个字节数组,并且在其内部预分配了一定的空间,以减少内存的频繁分配。

Redis的内存分配机制是这样:

  • 当字符串的长度小于 1MB时,每次扩容都是加倍现有的空间。
  • 如果字符串长度超过 1MB时,每次扩容时只会扩展 1MB 的空间。

这样既保证了内存空间够用,还不至于造成内存的浪费,字符串最大长度为 512MB.

以上图片源自网络,如有侵权联系删除

上图就是字符串的基本结构,其中 content 里面保存的是字符串内容,0x\0作为结束字符不会被计算len中。

分析一下字符串的数据结构

struct SDS{
  T capacity;       //数组容量
  T len;            //实际长度
  byte flages;  //标志位,低三位表示类型
  byte[] content;   //数组内容
}

capacitylen两个属性都是泛型,为什么不直接用int类型?因为Redis内部有很多优化方案,为更合理的使用内存,不同长度的字符串采用不同的数据类型表示,且在创建字符串的时候 len 会和 capacity 一样大,不产生冗余的空间,所以String值可以是字符串、数字(整数、浮点数) 或者 二进制。

1、应用场景:

存储key-value键值对,这个比较简单不细说了

2、字符串(String)常用的命令:

set   [key]  [value]   给指定key设置值(set 可覆盖老的值)

get  [key]   获取指定key 的值

del  [key]   删除指定key

exists  [key]  判断是否存在指定key

mset  [key1]  [value1]  [key2]  [value2] ...... 批量存键值对

mget  [key1]  [key2] ......   批量取key

expire [key]  [time]    给指定key 设置过期时间  单位秒

setex    [key]  [time]  [value]  等价于 set + expire 命令组合

setnx  [key]  [value]   如果key不存在则set 创建,否则返回0

incr   [key]           如果value为整数 可用 incr命令每次自增1

incrby  [key] [number]  使用incrby命令对整数值 进行增加 number

二、list(列表)

Redis中的listJava中的LinkedList很像,底层都是一种链表结构, list的插入和删除操作非常快,时间复杂度为 0(1),不像数组结构插入、删除操作需要移动数据。

像归像,但是redis中的list底层可不是一个双向链表那么简单。

当数据量较少的时候它的底层存储结构为一块连续内存,称之为ziplist(压缩列表),它将所有的元素紧挨着一起存储,分配的是一块连续的内存;当数据量较多的时候将会变成quicklist(快速链表)结构。

可单纯的链表也是有缺陷的,链表的前后指针 prevnext 会占用较多的内存,会比较浪费空间,而且会加重内存的碎片化。在redis 3.2之后就都改用ziplist+链表的混合结构,称之为 quicklist(快速链表)

下面具体介绍下两种链表

ziplist(压缩列表)

先看一下ziplist的数据结构,

struct ziplist<T>{
    int32 zlbytes;            //压缩列表占用字节数
    int32 zltail_offset;    //最后一个元素距离起始位置的偏移量,用于快速定位到最后一个节点
    int16 zllength;            //元素个数
    T[] entries;            //元素内容
    int8 zlend;                //结束位 0xFF
}

int32 zlbytes: 压缩列表占用字节数
int32 zltail_offset: 最后一个元素距离起始位置的偏移量,用于快速定位到最后一个节点
int16 zllength:元素个数
T[] entries:元素内容
int8 zlend:结束位 0xFF

压缩列表为了支持双向遍历,所以才会有 ztail_offset 这个字段,用来快速定位到最后一
个元素,然后倒着遍历

以上图片源自网络,如有侵权联系删除

entry的数据结构:

struct entry{
    int<var> prevlen;            //前一个 entry 的长度
    int<var> encoding;            //元素类型编码
    optional byte[] content;    //元素内容
}

entry它的 prevlen 字段表示前一个 entry 的字节长度,当压缩列表倒着遍历时,需要通过这
个字段来快速定位到下一个元素的位置。

1、应用场景:

由于list它是一个按照插入顺序排序的列表,所以应用场景相对还较多的,例如:

  • 消息队列:lpoprpush(或者反过来,lpushrpop)能实现队列的功能
  • 朋友圈的点赞列表、评论列表、排行榜:lpush命令和lrange命令能实现最新列表的功能,每次通过lpush命令往列表里插入新的元素,然后通过lrange命令读取最新的元素列表。

2、list操作的常用命名:

rpush  [key] [value1] [value2] ......    链表右侧插入

rpop    [key]  移除右侧列表头元素,并返回该元素

lpop   [key]    移除左侧列表头元素,并返回该元素

llen  [key]     返回该列表的元素个数

lrem [key] [count] [value]  删除列表中与value相等的元素,count是删除的个数。 count>0 表示从左侧开始查找,删除count个元素,count<0 表示从右侧开始查找,删除count个相同元素,count=0 表示删除全部相同的元素

(PS:   index 代表元素下标,index 可以为负数, index= 表示倒数第一个元素,同理 index=-2 表示倒数第二 个元素。)

lindex [key] [index]  获取list指定下标的元素 (需要遍历,时间复杂度为O(n))

lrange [key]  [start_index] [end_index]   获取list 区间内的所有元素 (时间复杂度为 O(n))

ltrim  [key]  [start_index] [end_index]   保留区间内的元素,其他元素删除(时间复杂度为 O(n))

三、hash (字典)

Redis 中的 Hash和 Java的 HashMap 更加相似,都是数组+链表的结构,当发生 hash 碰撞时将会把元素追加到链表上,值得注意的是在 RedisHashvalue 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  #单个 key 可以进行计数 和 incr 命令基本一致 (integer) 18

HashString都可以用来存储用户信息 ,但不同的是Hash可以对用户信息的每个字段单独存储;String存的是用户全部信息经过序列化后的字符串,如果想要修改某个用户字段必须将用户信息字符串全部查询出来,解析成相应的用户信息对象,修改完后在序列化成字符串存入。而 hash可以只对某个字段修改,从而节约网络流量,不过hash内存占用要大于 String,这是 hash 的缺点。

1、应用场景:

 

  • 购物车:hset [key] [field] [value] 命令, 可以实现以用户Id商品Idfield,商品数量为value,恰好构成了购物车的3个要素。
  • 存储对象:hash类型的(key, field, value)的结构与对象的(对象id, 属性, 值)的结构相似,也可以用来存储对象。

2、hash常用的操作命令:

hset  [key]  [field] [value]    新建字段信息

hget  [key]  [field]    获取字段信息

hdel [key] [field]  删除字段

hlen  [key]   保存的字段个数

hgetall  [key]  获取指定key 字典里的所有字段和值 (字段信息过多,会导致慢查询 慎用:亲身经历 曾经用过这个这个指令导致线上服务故障)

hmset  [key]  [field1] [value1] [field2] [value2] ......   批量创建

hincr  [key] [field]   对字段值自增

hincrby [key] [field] [number] 对字段值增加number

四、set(集合)

Redis 中的 setJava中的HashSet 有些类似,它内部的键值对是无序的、唯一 的。它的内部实现相当于一个特殊的字典,字典中所有的value都是一个值 NULL。当集合中最后一个元素被移除之后,数据结构被自动删除,内存被回收。

1、应用场景:

  • 好友、关注、粉丝、感兴趣的人集合:
    1) sinter命令可以获得A和B两个用户的共同好友;
    2) sismember命令可以判断A是否是B的好友;
    3) scard命令可以获取好友数量;
    4) 关注时,smove命令可以将B从A的粉丝集合转移到A的好友集合
  • 首页展示随机:美团首页有很多推荐商家,但是并不能全部展示,set类型适合存放所有需要展示的内容,而srandmember命令则可以从中随机获取几个。
  • 存储某活动中中奖的用户ID ,因为有去重功能,可以保证同一个用户不会中奖两次。

2、set的常用命令:

sadd  [key]  [value]  向指定key的set中添加元素

smembers [key]    获取指定key 集合中的所有元素

sismember [key] [value]   判断集合中是否存在某个value

scard [key]    获取集合的长度

spop  [key]   弹出一个元素

srem [key] [value]  删除指定元素

五、zset(有序集合)

zset也叫SortedSet一方面它是个 set ,保证了内部 value 的唯一性,另方面它可以给每个 value 赋予一个score,代表这个value的排序权重。它的内部实现用的是一种叫作“跳跃列表”的数据结构。

1、应用场景:

zset 可以用做排行榜,但是和list不同的是zset它能够实现动态的排序,例如: 可以用来存储粉丝列表,value 值是粉丝的用户 ID,score 是关注时间,我们可以对粉丝列表按关注时间进行排序。

zset 还可以用来存储学生的成绩, value 值是学生的 ID, score 是他的考试成绩。 我们对成绩按分数进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] 获取下标范围内的元素列表,按score 排序输出

zrevrange [key] [start_index] [end_index]  获取范围内的元素列表 ,按score排序 逆序输出

zcard [key]  获取集合列表的元素个数

zrank [key] [value]  获取元素再集合中的排名

zrangebyscore [key] [score1] [score2]  输出score范围内的元素列表

zrem [key] [value]  删除元素

zscore [key] [value] 获取元素的score

总结

本文很多概念都一带而过了,只是给大家粗略的讲述一下Redis五种基础数据结构和应用场景,旨在给小伙伴们一个面试备题的方向,后续会持续输出Redis方面的文章,欢迎关注,咱们一起学习拿offer。



今天就说这么多,如果本文对您有一点帮助,希望能得到您一个点赞??哦

您的认可才是我写作的动力!



整理了一些Java方面的架构、面试资料(微服务、集群、分布式、中间件等),有需要的小伙伴可以关注公众号【程序员内点事】,无套路自行领取

原文地址:https://www.cnblogs.com/chengxy-nds/p/12322595.html

时间: 2024-10-08 21:58:27

一口气说出Redis 5种数据结构及对应使用场景,面试要加分的的相关文章

Redis五种数据结构详解

总结了下Redis五种数据结构的特定,本文主要参考 <redis in action>. 字符串 首先,字符串类型是最基础的类型,在redis里面字符串可以存储3中类型的值,字节串.整数.浮点数.这里整数或者浮点数是可以执行自增或自减的. 字符串常用命令 列表 列表类似于数据结构的链表,可以给定int范围去显示这个列表中的数据.列表允许用户从序列的两端推入或者弹出元素,获取列表元素,以及执行各种常见的列表操作. 列表经常用来存储任务信息.最近浏览过的文章或者联系人信息等. 列表的一个主要优点在

Redis(一)、Redis五种数据结构

Redis五种数据结构如下: 对redis来说,所有的key(键)都是字符串. 1.String 字符串类型 是redis中最基本的数据类型,一个key对应一个value. String类型是二进制安全的,意思是 redis 的 string 可以包含任何数据.如数字,字符串,jpg图片或者序列化的对象. 使用:get . set . del . incr. decr 等 127.0.0.1:6379> set hello world OK 127.0.0.1:6379> get hello

Redis 5种数据结构使用及注意事项

1优缺点 非常非常的快,有测评说比Memcached还快(当大家都是单CPU的时候),而且是无短板的快,读写都一般的快,所有API都差不多快,也没有MySQL Cluster.MongoDB那样更新同一条记录如Counter时慢下去的毛病. 丰富的数据结构,超越了一般的Key-Value数据库而被认为是一个数据结构服务器.组合各种结构,限制Redis用途的是你自己的想象力,作者自己捉刀写的用途入门. 因为是个人作品,Redis目前只有2.3万行代码,Keep it simple的死硬做法,使得普

Redis五种数据结构简介

Redis五种结构 1.String 可以是字符串,整数或者浮点数,对整个字符串或者字符串中的一部分执行操作,对整个整数或者浮点执行自增(increment)或者自减(decrement)操作. 字符串命令: ①get.获取存储在指定键中的值 ②set.设置存储在指定键中的值 ③del.删除存储在指定键中的值(这个命令可以用于所有的类型) 2.list 一个链表,链表上的每个节点都包含了一个字符串,虫链表的两端推入或者弹出元素,根据偏移量对链表进行修剪(trim),读取单个或者多个元素,根据值查

浅谈Redis五种数据结构的底层原理

概念 Redis作为一个开源的用C编写的非关系型数据库,基于优秀的CRUD效率,常用于软件系统的缓存,其本身提供了以下五种数据格式: string:字符串 list:列表 hash:散列表 set:无序集合 zset:有序集合 接下来我们就要针对这五种数据结构,来分析其底层的结构 这里选用的版本是redis-5.0.4,所以可能有很多地方和如今网络上的其他博文不太一致,不同的地方我会在文中指出 string 因为redis使用c语言开发,所以自然没有java和c++的那些字符串类库,在redis

Redis 中 5 种数据结构的使用场景介绍

这篇文章主要介绍了Redis中5种数据结构的使用场景介绍,本文对Redis中的5种数据类型String.Hash.List.Set.Sorted Set做了讲解,需要的朋友可以参考下 一.redis 数据结构使用场景 原来看过 redisbook 这本书,对 redis 的基本功能都已经熟悉了,从上周开始看 redis 的源码.目前目标是吃透 redis 的数据结构.我们都知道,在 redis 中一共有5种数据结构,那每种数据结构的使用场景都是什么呢? String——字符串 Hash——字典

redis中5种数据结构的使用

一.redis 数据结构使用场景 原来看过 redisbook 这本书,对 redis 的基本功能都已经熟悉了,从上周开始看 redis 的源码.目前目标是吃透 redis 的数据结构.我们都知道,在 redis 中一共有5种数据结构,那每种数据结构的使用场景都是什么呢? String——字符串Hash——字典List——列表Set——集合Sorted Set——有序集合 下面我们就来简单说明一下它们各自的使用场景: 1. String——字符串 String 数据结构是简单的 key-valu

Redis中5种数据结构的使用场景

一.redis 数据结构使用场景 原来看过 redisbook 这本书,对 redis 的基本功能都已经熟悉了,从上周开始看 redis 的源码.目前目标是吃透 redis 的数据结构.我们都知道,在 redis 中一共有5种数据结构,那每种数据结构的使用场景都是什么呢? String--字符串Hash--字典List--列表Set--集合Sorted Set--有序集合 下面我们就来简单说明一下它们各自的使用场景: 1. String--字符串 String 数据结构是简单的 key-valu

Redis系列(二):Redis的5种数据结构及其常用命令

上一篇博客,我们讲解了什么是Redis以及在Windows和Linux环境下安装Redis的方法, 没看过的同学可以点击以下链接查看: Redis系列(一):Redis简介及环境安装. 本篇博客我们来讲解下Redis的5种数据结构及其常用命令,5种数据结构分别为: 字符串String 列表List 集合Set 散列Hash 有序集合ZSet 注意事项:Redis可以存储键(key)值(value)对的映射,其中键(key)一直是String,而值可以是上面提到的5种数据结构中的一种. 1. 字符