【Redis_Day6】Hash类型

【Redis_Day6】Hash类型

  • Hash类型
  • 操作hash的命令
    • hset:设置hash中指定的字段(field)的值(value)
    • hsetnx:想hash中添加字段并设置值
    • hget:获取hash中指定字段的值
    • hexists:判断hash中是否有指定的字段
    • hdel:删除hash中指定的字段
    • hkeys:获取hash中所有的字段
    • hvals:获取hash中所有的值
    • hgetall:获取hash中所有字段和其对应的值
    • hmget:一次获取hash中多个字段的值
    • hlen:获取hash中所有字段的个数
    • hincrby:给hash中指定字段对应的值 加n(n是整数)
    • hincrbyfloat:给hash中指定字段对应的值 加n(n是浮点数)
    • hash相关命令小结
  • hash内部编码
  • hash的应用
    • 作为缓存
      • 三种缓存方式对比
  • 高内聚低耦合

Hash类型

⼏乎所有的主流编程语⾔都提供了哈希(hash)类型,它们的叫法可能是哈希、字典、关联数组、映射。

在Redis中,哈希类型是指值本⾝⼜是⼀个键值对结构,形如key="key",value={{field1,value1},…,{fieldN,valueN}}。field不能重复。
哈希类型中的映射关系通常称为field-value,⽤于区分Redis整体的键值对(key-value),使用过程中要注意value在不同上下⽂的作⽤。

如下是字符串和哈希类型的对比:
在这里插入图片描述
redis自身就是键值对结构。
redis自身的键值对就是通过hash的方式来组织的。
针对一个键值对来说,其中的value同样可以是键值对,该键值对的类型是hash。

操作hash的命令

使用下列h系列命令的前提:key对应的value必须是hash类型。

hset:设置hash中指定的字段(field)的值(value)

总结hset的用法:
hset key field value [field value ...]:设置key的值,值的类型是hash。对一个key,可以一次给它设置多个field-value。返回值是添加的字段field的个数。如果key不存在,先创建key。
field-value中的value要求是字符串类型。
在这里插入图片描述在hset命令中,设置字段field1的值时,如果field1存在,那么本次设置的value会覆盖field1原来的值。

hsetnx:想hash中添加字段并设置值

hsetnx命令也是给字段设置值,但是要求字段不存在才能设置成功,也就是在hash中新建字段field1并给它设置值。

总结hsetnx的用法:
hsetnx key field1 value:key中不存在field1,添加field1并设置它的值为value,并返回1。如果field已存在,则操作无效,返回0。
命令成功前提是key存在且key中不存在field1。

在这里插入图片描述

hget:获取hash中指定字段的值

总结hget的用法:
hget key1 field1:获取key1中field1对应的value。返回值是fileld1对应的值或nil。
在这里插入图片描述

hexists:判断hash中是否有指定的字段

总结hexists的用法:
exists key field:去key对应的hash类型的value中找,有没有字段field。找到了返回1,没找到返回0。
在这里插入图片描述

hdel:删除hash中指定的字段

总结hdel的用法:
hdel key field [field ...]:删除key中指定的field,可以一次性删除多个。返回值是本次操作成功删除的字段个数。
在这里插入图片描述

hdel命令是删除key中指定的字段,通用命令del是删除key。

hkeys:获取hash中所有的字段

总结hkeys的用法:
hkeys key:根据key找到对应的hash,然后遍历该hash,获取hash中的所有字段,返回值是字段列表。
在这里插入图片描述

hvals:获取hash中所有的值

总结hvals的用法:
hvals key:根据key找到对应的hash,然后遍历hash,获取hash中所有的值。返回值是值列表。
在这里插入图片描述
hkeys和hvals命令操作起来都是存在一定风险的。这两个命令的时间复杂度都是O(N),N是哈希的元素个数,如果哈希非常大,执行这两个命令的时间会很长,会导致redis服务器堵塞,无法给其他客户端提供服务。

hgetall:获取hash中所有字段和其对应的值

总结hgetall的用法:
hgetall key:遍历key对应的value中所有的field-value,并输出。
在这里插入图片描述hgetall命令也是危险的操作。
在使⽤hgetall时,如果哈希元素个数⽐较多,会存在阻塞Redis的可能。如果开发⼈员只需要获取部分field,可以使⽤hmget,如果⼀定要获取全部field,可以尝试使⽤hscan命令
hscan是渐进式遍历,即hscan命令遍历hash的时候,每次只遍历hash中的一部分,连续执行多次hscan命令,才能完整整个遍历。hkeys,hvals,hgetall三个命令遍历hash的时候都是一次性遍历完全部hash。

hmget:一次获取hash中多个字段的值

总结hmget的用法:
hmget key field [field ...]: 一次获取hash中多个指定字段的值。返回值是对应字段的值或nil。
在这里插入图片描述

hlen:获取hash中所有字段的个数

总结hlen的用法:
hlen key:获取hash中所有字段的个数,返回值是字段的个数。
在这里插入图片描述执行hlen命令是不用遍历的。

hincrby:给hash中指定字段对应的值 加n(n是整数)

field-value中的value也可以当做数字来处理。

总结hincrby的用法:
hincrby key field incrment:给field对应的value 加上incrment。返回值是field的新值。
在这里插入图片描述

hincrbyfloat:给hash中指定字段对应的值 加n(n是浮点数)

hincrbyfloat是hincrby的浮点数版本。

hash相关命令小结

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
其中,hstrlen key field计算的是field-value中的value的长度。

hash内部编码

hash的内部编码有两种,分别是ziplist(压缩列表)hashtable(哈希表)

压缩的本质是针对数据进行重新编码。
不同的数据,有不同的特点,结合这些特点进行精妙的设计(压缩算法),重新编码之后,就能缩小体积。比如一个字符串abc0000000000000efg,重新编码后字符串变成了abc13[13]efg。

zipllist内部的数据结构也是精心设计的,相比于hashtable存储hash会存在浪费空间的问题,redis内部用ziplist类型存储hash,能节省内存空间。

ziplist的缺点,读写元素时候速度较慢,如果hash中元素个数少,慢的不明显,但是如果元素个数太多,就很慢了。

所以如果哈希中的元素个数比较少,使用ziplist存储,如果hash中元素个数比较多,使用hashtable来存储。
且如果field-value中value都比较短,使用ziplist存储hash,如果某个value的长度过长,也会转换成hashtable存储hash。

通过修改redis配置文件redis.conf中的配置项hash-max-ziplist-entries(默认512个),确定hash中的元素个数超过多少时用hashtable存储hash。
通过修改redis配置文件redis.conf中的配置项hash-max-ziplist-value(默认64字节),确定hash中的元素长度超过多少时用hashtable存储hash。

在这里插入图片描述

hash的应用

作为缓存

redis+mysql组成的缓存存储架构:
在这里插入图片描述
假设把最近使用到的数据作为热点数据存储在redis中,
在上面的场景中:
redis做缓存,应用服务器访问数据,先查询Redis,如果redis上数据存在,就直接从redis上取数据交给应用服务器,不继续访问mysql了。如果redis上数据不存在,再读取mysql,把读到的结果返回给应用服务器的同时,把这个数据也写入到redis中。

用伪代码模拟上述场景,理解hash在其中的应用:
redis用key-value组织用户信息,
key是user:uid,value是hash类型。
在这里插入图片描述
用mysql保存用户信息:
在这里插入图片描述

//当用户发来请求时,假设业务根据用户uid获取用户信息:
//业务层
UserInfo getUserInfo(long uid){//先查询redis,假设用户信息保存在"user:uid"对应的键中。String key = "user:"+uid;//从redis中获取对应的值UserInfoMap value = redis命令:hgetall key;//如果缓存命中(hit)if(value != null){//将映射关系还原成对象形式UserInfo userInfo =  利用映射关系构建对象(UserInfoMap value);return userInfo;}//如果缓存没有命中(miss)//从数据库中,根据uid获取用户信息UserInfo userInfo = mysql执行sql语句:select * from user_info where uid = <uid>;//如果表中没有 uid 对应的⽤⼾信息if(userInfo == null){响应404return null;}//将缓存以哈希类型保存redis执行命令:hmset user:userInfo.uid name userInfo.name age userInfo.age city userInfo.city//写入缓存,为了防止数据腐烂(rot),设置过期时间为1 ⼩时(3600 秒)redis执行命令:expire user:userInfo.uid 3600//返回用户信息return userInfo;
}

比较hash类型和关系型数据库存储用户信息的区别:

  1. 哈希类型是稀疏的,而关系型数据库是完全结构化的。例如哈希类型每个键可以有不同的field,而关系型数据库⼀旦添加新的列,所有行都要为其设置值,即使为null。
    在这里插入图片描述
  2. 关系数据库可以做复杂的关系查询,而Redis去模拟关系型复杂查询,例如联表查询、聚合查询等基本不可能,维护成本高。

三种缓存方式对比

  1. 原生字符串类型⸺⸺使用字符串类型,每个属性⼀个键。
    在这里插入图片描述优点:实现简单,针对个别属性变更也很灵活。
    缺点:占用过多的键,内存占用量较⼤,同时用户信息在Redis中比较分散,缺少内聚性,所以这种方案基本没有实⽤性。

  2. 序列化字符串类型,例如JSON格式
    在这里插入图片描述优点:针对总是以整体作为操作的信息比较合适,编程也简单。同时,如果序列化方案选择合适,内存的使用效率很高。
    缺点:本⾝序列化和反序列需要⼀定开销,同时如果总是操作个别属性则非常不灵活。

  3. hash类型
    在这里插入图片描述优点:简单、直观、灵活。尤其是针对信息的局部变更或者获取操作。
    缺点:需要控制哈希在ziplist和hashtable两种内部编码的转换,可能会造成内存的较大消耗。

比较redis用String类型(Json格式)和用hash类型存储用户信息的区别:

如果用String(JSON)的格式来表示UserInfo,从redis里取出的数据要先通过JSON反序列化转换成对象,从mysql取出的数据要先通过JSON序列化转换成JSON格式。

但是如果用hash类型保存UserInfo,就不用上面两个格外的步骤。且用field表示对象的每个属性,还可以非常方便的修改/获取任何一个属性的值。
当然用hash类型保存UserInfo也有缺点,使用hash类型需要控制hash在ziplist和hashtable两种内部编码的转换,这可能会造成内存的较大消耗。(用空间换时间)

高内聚低耦合

内聚和耦合是衡量代码好坏的标准之一。好的代码应该是高内聚低耦合的。

高内聚:内聚是用来衡量一个模块内部各个元素(如函数、类的方法等)之间的功能相关性和紧密程度的。高内聚意味着模块内的各个部分在功能上高度相关,共同协作完成一个明确的任务。相反,低内聚则表示模块内的各个部分功能不相关或关系松散。
比如上面提到的,把一个用户的所有信息放到hash中一个key中,就是高内聚代码。

低耦合:耦合指的是两个代码/模块之间的关联关系,好的代码追求的是低耦合。模块之间耦合度越高,模块之间越容易相互影响。
比如在分布式系统中引入消息队列就是一个低耦合应用的例子:
假设在一个分布式系统中,A服务器直接调用B服务器,A给B发送请求,B处理请求返回响应给A,此时A和B之间的耦合度是比较大的。
但如果在A和B之间引入消息队列,此时A,消息队列,B三者构成生产者消费者模型,A把请求发给消息队列,B再从消息队列中获取请求,这种情况下如果A出现问题,牵连到B的可能性就很小,A和B之间互连程度降低,即降低了A和B之间的耦合度。


下次见~
在这里插入图片描述

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