【第二章 API的理解和使用】2.5、集合

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集合

集合(set)类型也是用来保存多个的字符串元素,但和列表类型不一样的 是,集合中不允许有重复元素,并且集合中的元素是无序的,不能通过索引下 标获取元素。如下图所示,集合user:1:follow包含着"it"、"music"、 "his"、"sports"四个元素,一个集合最多可以存储2^32-1个元素。Redis除 了支持集合内的增删改查,同时还支持多个集合取交集、并集、差集,合理地 使用好集合类型,能在实际开发中解决很多实际问题。

  1. 命令

    下面将按照集合内和集合间两个维度对集合的常用命令进行介绍。

    1. 集合内操作
    • 添加元素

      sadd key element [element ...]

      返回结果为添加成功的元素个数,例如:

      127.0.0.1:6379> exists myset
      (integer) 0
      127.0.0.1:6379> sadd myset a b c
      (integer) 3
      127.0.0.1:6379> sadd myset a b
      (integer) 0
      
    • 删除元素

      srem key element [element ...]

      返回结果为成功删除元素个数,例如:

      127.0.0.1:6379> srem myset a b
      (integer) 2
      127.0.0.1:6379> srem myset hello
      (integer) 0
      
    • 计算元素个数

      scard key

      scard的时间复杂度为O(1),它不会遍历集合所有元素,而是直接用 Redis内部的变量,例如:

      127.0.0.1:6379> scard myset
      (integer) 1
      
    • 判断元素是否在集合中

      sismember key element

      如果给定元素element在集合内返回1,反之返回0,例如:

      127.0.0.1:6379> sismember myset c
      (integer) 1
      
    • 随机从集合返回指定个数元素

      srandmember key [count]

      [count]是可选参数,如果不写默认为1,例如:

      127.0.0.1:6379> srandmember myset 2
      1) "a"
      2) "c"
      127.0.0.1:6379> srandmember myset
      "d"
      
    • 从集合随机弹出元素

      spop key

      spop操作可以从集合中随机弹出一个元素,例如下面代码是一次 spop后,几何元素变为"d"、"b"、"a":

      127.0.0.1:6379> spop myset
      "c"
      127.0.0.1:6379> smembers myset
      1) "d"
      2) "b"
      3) "a"
      

      需要注意的是Redis从3.2版本开始,spop也支持[count]参数。

      srandmember和spop都是随机从集合选出元素,两者不同的是spop 命令执行后,元素会从集合中删除,而srandmember不会。

    • 获取所有元素

      smembers key

      下面代码获取集合myset所有元素,并且赶回结果是无序的:

      127.0.0.1:6379> smembers myset
      1) "d"
      2) "b"
      3) "a"
      

      smembers和lrange、hgetall都属于比较重的命令,如果元素过多 存在阻塞Redis的可能性,这时候可以使用sscan来完成。

    1. 集合间操作

      现在有两个集合,他们分别是user:1:flollow和user:2:follow:

      127.0.0.1:6379> sadd user:1:follow it music his sports
      (integer) 4
      127.0.0.1:6379> sadd user:2:follow it news ent sprots
      (integer) 4
      

      (1)求多个集合的交集

      sinter key [key ...]

      例如下面代码是求user:1:follow和user:2:follow两个集合的交 集,返回结果是sprots、it:

      127.0.0.1:6379> sinter user:1:follow user:2:follow
      1) "sports"
      2) "it"
      

      (2)求多个集合的并集

      sunion key [key ...]

      例如下面代码是求user:1:follow和user:2:follow两个集合的并 集,返回结果是sprots、it、hist、news、music、ent:

      127.0.0.1:6379> sunion user:1:follow user:2:follow
      1) "sports"
      2) "it"
      3) "his"
      4) "news"
      5) "music"
      6) "ent"
      

      (3)求多个集合的差集

      sdiff key [key ...]

      例如下面代码是求user:1:follow和user:2:follow两个集合的差 集,返回结果是music和his:

      127.0.0.1:6379> sdiff user:1:follow user:2:follow
      1) "music"
      2) "his"
      

      (4)将交集、并集、差集的结果保存

      sinterstore destination key [key ...] sunionstore destination key [key ...] sdiffstore destination key [key ...]

      集合间的运算在元素较多的情况下比较好使,所以Redis提供了上面 三个命令(原命令+store)将几何建交集、并集、差集的结果保存 在destination key中,例如下面操作user:1:follow和 user:2:follow两个集合的交集结果保存在user:1_2:inter中, user:1_2:inter本身也是一个集合类型:

      127.0.0.1:6379> sinterstore user:1_2:inter user:1:follow user:2:follow
      (integer) 2
      127.0.0.1:6379> type user:1_2:inter
      set
      127.0.0.1:6379> smembers user:1_2:inter
      1) "it"
      2) "sports"
      

      下表给出集合常用命令的时间复杂度:

      命令时间复杂度
      sadd key element [element ...]O(k),k是元素个数
      srem key element [element ...]O(k),k是元素个数
      scard keyO(1)
      sismember key elementO(1)
      srandmember key [count]O(count)
      spop keyO(1)
      smembers keyO(n),n是元素总数
      sinter key [key ...]或者sinterstoreO(m*k),k是多个集合中

      元素最少的个数,m是键个数 sunion key [key ...]或者sunionstore|O(k),k是多个集合元素 个数和 sdiff key [key ...]或者sdiffstore|O(k),k是多个集合元素个数和

  2. 内部编码

    集合类型的内部编码有两种:

    • intset(整数集合):当集合中的元素都是整数且元素个数小于 set-maxintset-entries配置(默认512时),Redis会选用intset来作 为集合的内部实现,从而减少内存的使用。

    • hashtable(哈希表):当集合类型无法满足intset的条件是,Redis 会使用hashtable作为集合的内部实现。

    下面用示例来说明:

    1)当元素个数较少且都为整数时,内部编码为intset:

    127.0.0.1:6379> sadd setkey 1 2 3 4
    (integer) 4
    127.0.0.1:6379> object encoding setkey
    "intset"
    

    2.1)当元素个数超过512个,内部编码变为hashtable:

    127.0.0.1:6379> sadd setkey 1 2 3 4 5 6 ... 512 513
    (integer) 509
    127.0.0.1:6379> scard setkey
    (integer) 513
    127.0.0.1:6379> object encoding listkey
    "hashtable"
    

    2.2)当某个元素不为整数是,内部编码也会变为hashtable:

    127.0.0.1:6379> sadd setkey a
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> object encoding setkey
    "hashtable"
    
  3. 使用场景

    集合类型比较典型的使用场景是标签(tag)。例如一个用户可能对娱 乐、体育比较感兴趣,另一个用户对历史、新闻比较感兴趣,这些兴趣点 就是标签。有了这些数据就可以得到喜欢同一个标签的人,以及用户的共 同喜好的标签,这些数据对于用户体验以及增强用户黏度比较重要。例如 一个电子商务的往回走哪会对不同标签的用户做不同类型的推荐,比如对 数码产品比较感兴趣的人,在各个页面或者通过邮件的形式给他们推荐最 新的数码产品,通常会为网站带来更多的利益。

    下面使用集合类实现标签功能的若干功能。

    (1)给用户添加标签

    sadd user:1:tags tag1 tag2 tag5
    sadd user:2:tags tag2 tag3 tag5
    ...
    sadd user:k:tags tag1 tag2 tag4
    ...
    

    (2)给标签添加用户

    sadd tag1:users user:1 user:3
    sadd tag2:users user:1 user:2 user:3
    ...
    sadd tagk:users user:1 user:2
    ...
    

    注意:用户和标签的关系维护应该在一个事务内执行,防止部分命令失败 造成的数据不一致,有关如何将两个命令放在一个事务

    (3)删除用户下的标签

    srem user:1:tags tag1 tag5
    ...
    

    (4)删除标签下的用户

    srem tag1:users user:1
    srem tag5:users user:1
    ...
    

    (3)和(4)也是尽量放在一个事务执行。 (5)计算用户共同感兴趣的标签,可以使用sinter命令,来计算用户共 同感兴趣的标签,如下:

    sinter usre:1:tags user:2:tags
    

    开发提示:

    前面只是给出了使用Redis集合类型实现标签的基本思路,实际上一个标 签系统远比这个要复杂的多,不过集合类型的应用场景通常为以下几种:

     - sadd=Tagging(标签)
     - spop/srandmember=Random item(生成随机数,比如抽奖)
     - sadd+sinter=Social Graph(社交需求)