Henry's Blog

Introducing Redis String And Set

最近看了《Redis 设计与实现》，机械工业出版社，黄健宏著。
阅读之后，虽然没有很好的理解 Redis 底层数据结构的设计和实现。
但是，还是加深了对 Redis 性能高效方面的认识。

Redis 内部实现的主要数据结构有：简单动态字符串（SDS）、双端链表、字典、压缩列表、整数集合等等。
Redis 没有直接使用这些数据结构，来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构，创建了一个对象系统。
包含：字符串对象(strings), 哈希对象(hashes), 列表对象(lists), 集合对象(sets) 和 有序集合对象(sorted sets)。

通过这五种不同类型的对象，Redis 在执行命令之前，根据对象的类型来判断一个对象，是否可以执行给定的命令。
另一个好处在于，使用者针对不同的使用场景，选用最佳的数据对象，从而优化系统的使用效率。
最后总结一下，目前在项目中使用到的 strings 和 sets 的特性和用法。

字符串对象的特性和用法

1. String 的特性
Redis 中一个字符串对象，包含两个对象：一个对象用作键值对的键，一个对象用作键值对的值。
字符串对象值的编码可以是：int、raw 或者 embstr，因此，支持保存：整数、浮点数和字符串。
如果，字符串对象保存的值为整数，则可以调用 加、减法的计数方法。

2. String 的方法
GET key
返回 key 所关联的字符串值。
如果 key 不存在则返回特殊值 nil。
时间复杂度：O(1)

SETEX key seconds value
将值 value 关联到 key，并将 key 的生存时间设为 seconds (以秒为单位)。
如果 key 已经存在，SETEX 命令将覆写旧值。
这个命令类似于以下两个命令： 

  SET key value
  EXPIRE key seconds  # 设置生存时间
不同之处是，SETEX 是一个原子性(atomic)操作，关联值和设置生存时间两个动作会在同一时间内完成，该命令在 Redis 用作缓存时，非常实用。
时间复杂度：O(1)

3. String 的案例
统计商品当日积分兑换的次数
特点：该数值，只保存一天，默认值为 0；被兑换一次，则增一。 

  # 设置 key
  def merchant_exchange_key(merchant_id)
    "merchant:exchange:count:#{merchant_id}:#{Date.today.strftime("%m%d")}"
  end

  # 读取商品当日兑换的次数
  def current_exchange_count(merchant_id)
    key = merchant_exchange_key(merchant_id)
    get_count(key)
  end

  # 设置商品当日兑换的次数
  def increase_exchange_count(merchant_id)
    key = merchant_exchange_key(merchant_id)
    increase_count(key)
  end

  def get_count(key)
    $redis.get(key).to_i
  end

  def set_count(key, count, ttl = 24*3600)
    $redis.setex(key, ttl, count)
  end

  def increase_count(key)
    num = $redis.get(key).to_i
    if num == 0
      set_count(key, 1)
    else
      $redis.incr(key)
    end
  end

集合对象的特性和用法

1. Set 的特性
Set 是一组没有序列的字符串的集合体。 同样包含两个对象：键对象用作键值对的键，值对象用作键值对的值。
值的编码可以是：intset 或者 hashtable，因此，可以保存：整数和字典，而字典里存储的是字符串。
集合对象的值是唯一的，重复的值将被覆盖。

2. Set 的方法
SADD key member [member ...]
将一个或多个 member 元素加入到集合 key 当中，已经存在于集合的 member 元素将被忽略。
假如 key 不存在，则创建一个只包含 member 元素作成员的集合。
时间复杂度：O(N)，N是被添加的元素的数量。

SMEMBERS key
返回集合 key 中的所有成员。
不存在的 key 视为空集合，返回值为 0 。
时间复杂度：O(N)，N为集合的基数。

SREM key member [member ...]
移除集合 key 中的一个或多个 member 元素，不存在的 member 元素会被忽略。
当 key 不是集合类型，返回一个错误。
时间复杂度：O(N)，N为给定member元素的数量。

3. Set 的案例
统计用户加入的结伴小组
特点：默认值为 0，即没有加入任何小组；成功加入小组，则将小组 ID 加入 Set；若用户退出小组，则将小组 ID 移除 Set。 


  def user_members_key(user_id)
    "user:members:#{user_id}"
  end

  # 读取用户当前加入的小组
  def get_active_members(user_id)
    smembers(user_members_key(user_id)).map{|t| t.to_i }
  end

  # 添加用户当前加入的小组
  def add_active_member(member)
    sadd(user_members_key(member.user_id), member.companion_id)
  end

  # 移除用户当前加入的小组
  def remove_active_member(member)
    srem(user_members_key(member.user_id), member.companion_id)
  end

  def sadd(key, value)
    $redis.sadd(key, value)
  end

  def smembers(key)
    $redis.smembers(key)
  end

  def srem(key, value)
    $redis.srem(key, value)
  end

参考链接
Redis 官网
Redis命令参考简体中文版

2015-04-02

rocket-wing