1. 简介
Redis 是一个开源的内存数据结构存储系统，它可以作为数据库、缓存和消息代理。它支持多种类型的数据结构，包括字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（ZSet）等。本文将详细介绍 Redis 中这些主要的数据结构，并通过示例展示其用法。
2. 数据结构概览
Redis 支持以下五种主要数据结构：
- String（字符串）：最基本的数据类型，Redis 中的每个键对应的值都是一个字符串。
- Hash（哈希）：Redis 中的哈希类似于 Java 或 Python 中的字典，是一个键值对的集合。
- List（列表）：Redis 的列表是一个双向链表，可以从两端插入和删除元素。
- Set（集合）：Redis 的集合是一个无序的字符串集合，不能包含重复元素。
- ZSet（有序集合）：类似于集合，但每个元素都会关联一个分数，Redis 会根据分数自动排序。
3. Redis 数据结构详细介绍与示例
3.1 String（字符串）
字符串是 Redis 中自定义的数据结构。由于Redis是由C语言编写的，所以想要支持String类型的数据结构，必须要重新定义String这个数据结构。那么Redis定义的String类型叫做简单动态字符串（SDS），可以自动管理内存并存储字符串相关的元数据。SDS 可以存储任意二进制数据，如图像、音频等二进制流。
常用命令：
SET key value：设置键key对应的值为value。GET key：获取键key的值。INCR key：将键key的值加 1，适用于数值字符串。INCRBYFLOAT key increment：将键key的值加上指定浮点数。
示例：
# 设置一个字符串值
SET name "Redis"# 获取字符串值
GET name# 设置一个数值并进行自增
SET counter 100
INCR counter # counter 变为 101# 对浮点数进行操作
SET balance 15.5
INCRBYFLOAT balance 4.5 # balance 变为 20.0
3.2 Hash（哈希）
哈希表存储键值对，它是用于存储对象的理想选择，特别适合存储用户信息或商品属性等。
常用命令：
HSET key field value：设置哈希表key中的字段field的值为value。HGET key field：获取哈希表key中字段field的值。HGETALL key：获取哈希表key中的所有字段和值。HINCRBY key field increment：为哈希表key中的字段field的值加上increment。
示例：
# 设置用户信息
HSET user:1001 name "Alice" age 25# 获取用户的名字
HGET user:1001 name# 获取所有字段和值
HGETALL user:1001# 增加年龄
HINCRBY user:1001 age 1 # age 变为 26
3.3 List（列表）
Redis 列表是一个双向链表，它可以非常快速地在两端插入和删除元素。列表可以用于消息队列等场景。
常用命令：
LPUSH key value [value ...]：从列表左侧插入一个或多个值。RPUSH key value [value ...]：从列表右侧插入一个或多个值。LPOP key：从列表左侧弹出一个元素。LRANGE key start stop：获取列表key的从索引start到stop之间的所有元素。
示例：
# 从左侧插入元素
LPUSH fruits "apple" "banana" "cherry"# 从右侧插入元素
RPUSH fruits "orange"# 获取列表中所有元素
LRANGE fruits 0 -1 # 返回 ["cherry", "banana", "apple", "orange"]# 弹出最左侧的元素
LPOP fruits # "cherry"
3.4 Set（集合）
集合是无序的字符串集合，并且每个集合中的元素都是唯一的。它可以用来处理去重问题。
常用命令：
SADD key member [member ...]：向集合key中添加一个或多个元素。SMEMBERS key：返回集合key中的所有元素。SISMEMBER key member：检查member是否是集合key的成员。SREM key member：从集合key中移除指定的元素。
# 添加集合元素
SADD animals "dog" "cat" "tiger"# 获取集合中的所有元素
SMEMBERS animals# 检查元素是否存在于集合中
SISMEMBER animals "dog" # 返回 1，表示存在# 从集合中移除一个元素
SREM animals "cat"
3.5 ZSet（有序集合）
有序集合类似于集合，但每个元素都会关联一个分数，Redis 会根据分数自动进行排序。它常用于排行榜等场景。
常用命令：
ZADD key score member [score member ...]：向有序集合key中添加一个或多个元素及其分数。ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：获取有序集合key中从索引start到stop的元素，可以使用WITHSCORES获取元素及其分数。ZRANK key member：返回member在有序集合key中的排名。ZINCRBY key increment member：为有序集合key中的member增加increment分数。
# 添加元素并设置分数
ZADD leaderboard 100 "Alice" 200 "Bob" 150 "Charlie"# 获取有序集合中的所有元素和分数
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES# 获取分数排名
ZRANK leaderboard "Alice" # 返回 2，表示排名第 3（从 0 开始计数）# 为某个元素增加分数
ZINCRBY leaderboard 50 "Alice" # Alice 的分数变为 150
4. Redis 数据结构应用场景
- String：计数器、缓存数据、存储简单的键值对。
- Hash：用户信息存储、对象存储。
- List：任务队列、消息队列、时间轴数据。
- Set：去重、社交网络中的共同好友查询。
- ZSet：排行榜、延迟队列、游戏积分系统。