Redis值类型之set

并发编程之美 2020-08-12

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介绍

在集合中的每个元素都是不同的，且没有顺序。集合类型的常用操作是向集合中加入或删除元素、判断某个元素是否存在等，由于集合类型在Redis内部是使用值为空的散列表（hash table）实现的，所以这些操作的时间复杂度都是 0(1)。最方便的是多个集合类型键之间还可以进行并集、交集和差集运算，一个集合类型键可以存储至多2^32-1个字符串。

一、集合类型特点

特点：

无序：集合类型的无序体现在底层实现是hash表，随着添加的东西变多，会rehash扩容，这时遍历的时候顺序就会变化。所以集合无序是在某一个场景下数据量发生变化的时候，之前看的顺序与现在的就不一样了，和放入顺序也无关
无重复
集合间操作

二、应用场景

集合类型适用的场景就是随机事件。

场景一：抽奖系统

spop或者srandmember进行弹出

场景二：like，点赞数，踩

场景三：用户标签

给用户添加标签：

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

给标签添加用户：

sadd tag:1:user user:1 user:3
sadd tag:2:user user:2 user:3 user:5
.....

上面两个操作是同一个事务处理。

场景四：集合间操作

共同关注，共同好友

三、命令拾遗

127.0.0.1:6379> help @set


  SADD key member [member ...]
  summary: Add one or more members to a set
  since: 1.0.0


  SCARD key
  summary: Get the number of members in a set
  since: 1.0.0


  SDIFF key [key ...]
  summary: Subtract multiple sets
  since: 1.0.0


  SDIFFSTORE destination key [key ...]
  summary: Subtract multiple sets and store the resulting set in a key
  since: 1.0.0


  SINTER key [key ...]
  summary: Intersect multiple sets
  since: 1.0.0


  SINTERSTORE destination key [key ...]
  summary: Intersect multiple sets and store the resulting set in a key
  since: 1.0.0


  SISMEMBER key member
  summary: Determine if a given value is a member of a set
  since: 1.0.0


  SMEMBERS key
  summary: Get all the members in a set
  since: 1.0.0


  SMOVE source destination member
  summary: Move a member from one set to another
  since: 1.0.0


  SPOP key [count]
  summary: Remove and return one or multiple random members from a set
  since: 1.0.0


  SRANDMEMBER key [count]
  summary: Get one or multiple random members from a set
  since: 1.0.0


  SREM key member [member ...]
  summary: Remove one or more members from a set
  since: 1.0.0


  SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
  summary: Incrementally iterate Set elements
  since: 2.8.0


  SUNION key [key ...]
  summary: Add multiple sets
  since: 1.0.0


  SUNIONSTORE destination key [key ...]
  summary: Add multiple sets and store the resulting set in a key
  since: 1.0.0


127.0.0.1:6379>

命令演示

1. SADD（增加元素）和SREM（删除元素）

SADD命令用来向集合中增加一个或多个元素，如果键不存在则会自动创建。如果要加入的元素已经存在于集合中就会忽略这个元素。返回值是成功加入的元素数量。

127.0.0.1:6379> sadd k1 a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 a b c
(integer) 2

SREM命令用来从集合中删除一个或多个元素，并返回删除成功的个数。

127.0.0.1:6379> srem k1 c d
(integer) 1

2. SMEMBERS（获取集合中所有元素）

127.0.0.1:6379> smembers k1
1)"b"
2)"a"

集合中元素非常多时谨慎使用。可以借助扫描游标处理。

3. SISMEMBER（判断元素是否在集合中）

判断一个元素是否在集合中是一个时间复杂度为0(1)的操作，无论集合中有多少个元素，SISMEMBER命令始终可以极快地返回结果。当值存在时SISMEMBER命令返回1，当值不存在或键不存在时返回0。

127.0.0.1:6379> sismember k1 a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember k1 d
(integer) 0

4. SDIFF（差集）和SINTER（交集）和SUNION（并集）

集合A与集合B的差集表示为A-B，代表所有属于A且不属于B的元素构成的集合。

127.0.0.1:6379> sadd setA 1 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd setA 2 3 4
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sdiff setA setB
1)"1"
127.0.0.1:6379> sdiff setB setA
1)"4"
127.0.0.1:6379> sadd setC 2 3
(integer) 2
127.0.0.1:6379> sdiff setA setB setC
1)"1

SDIFF 命令支持同时传入多个键，计算顺序是先计算A-B，在计算结果与setC的差集。

集合A与集合B的交集代表所有属于A且属于B的元素构成的集合。

127.0.0.1:6379> sinter setA setB setC
1)"2"
2)"3"

集合A与集合B的并集代表所有属于A或属于B的元素构成的集合。

127.0.0.1:6379> sunion setA setB setC
1)"1"
2)"2"
3)"3"
4)"4"

SDIFFSTORE命令和SDIFF命令功能一样，唯一的区别就是前者不会直接返回运算结果，而是将结果存储在destination键中。

SDIFFSTORE命令常用于需要进行多步集合运算的场景中，如需要先计算差集再将结果和其他键计算交集。

SINTERSTORE和SUNIONSTORE命令与之类似。

可以用于推荐系统

共同好友：并集
推荐好友：差集

5. SCARD（获取集合中元素个数）

127.0.0.1:6379> smembers k1
1)"a"
2)"b"
3)"c"
4)"d"
127.0.0.1:6379> scard k1
(integer) 4

6. SRANDMEMBER（随机获取集合中元素）

127.0.0.1:6379> srandmember k1
1)"a"
127.0.0.1:6379> srandmember k1
1)"b"
127.0.0.1:6379> srandmember k1
1)"a"

还可以传递count参数来一次随机获得多个元素，根据count的正负不同，具体表现也不同。

127.0.0.1:6379> smembers k1
1)"a"
2)"b"
3)"c"
4)"d"
127.0.0.1:6379> srandmember k1 2
1)"a"
2)"c"
127.0.0.1:6379> srandmember k1 2
1)"a"
2)"b"
127.0.0.1:6379> srandmember k1 100
1)"b"
2)"a"
3)"c"
4)"d"
127.0.0.1:6379> srandmember k1 -2
1)"b"
2)"b"
127.0.0.1:6379> srandmember k1 -10
1)"b"
2)"b"
3)"c"
4)"c"
5)"b"
6)"a"
7)"b"
8)"d"
9)"b"
10)"b"

SRANDMEMBER：正数不会重复，大于元素个数返回全部元素
SRANDMEMBER：负数有可能重复，大于元素个数则进行填充（可能集合有的元素不出现）
可以用于抽奖

从结果中可以很明显地看出b元素出现的次数相对较，出现这种情况是由集合类型采用的存储结构是散列表造成的。散列表使用散列函数将元素映射到不同的存储位置（桶）上以实现0(1)时间复杂度的元素查找。当使用散列表存储元素b时，使用散列函数计算出b的散列值是0，所以将b存入编号为0的桶（bucket）中，下次要查找b时就可以用同样的散列函数再次计算b的散列值并直接到相应的桶中找到b。当两个不同的元素的散列值相同时会出现冲突，Redis使用拉链法来解决冲突，即将散列值冲突的元素以链表的形式存入同一桶中，查找元素时先找到元素对应的桶，然后再从桶中的链表中找到对应的元素。使用SRANDMEMBER命令从集合中获得一个随机元素时，Redis首先会从所有桶中随机选择一个桶，然后再从桶中的所有元素中随机选择一个元素，所以元素所在的桶中的元素数量越少，被随机选中的可能性就越大，如下：

7. SPOP（从集合随机弹出一个元素）

由于集合类型的元素是无序的，所以SPOP命令会从集合中随机选择一个元素弹出。

127.0.0.1:6379> spop k1
"b"
127.0.0.1:6379> smembers k1
1)"a"
2)"c"
3)"d"

四、集合总结

集合类型和列表类型对比：

	集合类型	列表类型
存储内容	至多2^32-1个字符串	至多2^32-1个字符串
有序性	否	是
唯一性	是	否

TIPS：

SADD = Tagging
SPOP/SRANDMEMBER = Random item
SADD + SINTER = Social Graph

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