redis五种数据结构详解(java实现对应的案例)

一、简述

Redis是一款高性能的键值对存储数据库，它支持五种基本数据类型，分别是字符串(String)、列表(List)、哈希(Hash)、集合(Set)、有序集合(Sorted Set)。

二、五种基本数据类型

2.1 字符串(String)

String是Redis最基本的类型，一个key对应一个value，它是数据安全的，并且可以包含任何数据，一个Redis的字符串最多可以是512M(字符串长度小于1M的时候，每次扩容都是加倍现有空间，如果超过1M,扩容的时候只会扩容1M空间)

常用的应用场景：缓存用户信息、用户登录状态、配置文件等等

常用命令

set <key><value> 添加键值对
get <key> 查询对应键值
append <key><value>将给定的 追加到原值的末尾
strlen <key> 获得值的长度
setnx <key><value> 只有在 key 不存在时 设置 key 的值
incr <key> 将 key 中储存的数字值增1只能对数字值操作，如果为空，新增值为
decr <key> 将 key 中储存的数字值减1只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1
mset <key1><value1><key2><value2> ..... 同时设置一个或多个 key-value对
mget <key1><key2><key3> .....同时获取一个或多个 value
msetnx <key1><value1><key2><value2> ..... 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。
getrange <key><起始位置><结束位置> 获得值的范围，类似java中的substring，前包，后包
setrange <key><起始位置><value>用 <value> 覆写<key> 所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始)。
setex <key><过期时间><value> 设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。

2.2 列表(List)

列表相当于是单个键对应多个值，它是一个有序的字符串元素集合，它按照插入的顺序来存储元素，可以在列表的头部或尾部进行插入和删除操作。它的底层实际是一个双向列表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差

常用的应用场景:消息队列，任务队列，历史记录等

常用命令

lpush/rpush <key><value1><value2><value3> .... 从左边/右边插入一个或多个值。
lpop/rpop <key> 从左边/右边吐出一个值。值在键在，值光键亡。
rpoplpush <key1><key2>从<key1> 列表右边吐出一个值，插到<key2>列表左边。
lrange <key><start><stop> 按照索引下标获得元素(从左到右)
lrange key 0 -1 0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有）
lindex <key><index> 按照索引下标获得元素(从左到右)
llen <key> 获得列表长度
linsert <key> before <value><newvalue> 在<value>的后面插入<newvalue>插入值
lrem <key><n><value> 从左边删除n个value(从左到右)
lset<key><index><value> 将列表key下标为index的值替换成value

2.3 集合(Set)

无序的字符串元素集合，跟List有点相似，不一样的是集合中的元素是唯一的，不允许重复的

常用的应用场景:签到系统，好友关系，去重等功能

常用的命令

sadd <key><value1><value2> ..... 将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的member 元素将被忽略
smembers <key>取出该集合的所有值。
sismember <key><value>判断集合<key>是否为含有该<value>值，有1，没有0
scard<key>返回该集合的元素个数。
srem <key><value1><value2> .... 删除集合中的某个元素。
spop <key>随机从该集合中吐出一个值。
srandmember <key><n>随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
smove <source><destination>value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
sinter <key1><key2>返回两个集合的交集元素。
sunion <key1><key2>返回两个集合的并集元素。
sdiff <key1><key2>返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)

2.4 哈希(Hash)

哈希是一个键值对的集合，其中键和值都是字符串，它可以用来存储对象的属性，类似与关系型数据库中的表记录

常用的应用场景：存储用户信息，商品信息等对象数据        

常用的命令

hset <key><field><value>给<key>集合中的 <field>键赋值<value>
hget <key1><field>从<key1>集合<field>取出 value
hmset <key1><field1><value1><field2><value2>... 批量设置hash的值
hexists<key1><field>查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。
hkeys <key>列出该hash集合的所有field
hvals <key>列出该hash集合的所有value
hincrby <key><field><increment>为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1
hsetnx <key><field><value>将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在

2.5 有序集合(Sorted Set/zset)

sorted Set和zset是一个东西，他们都是同一数据类型，只是称呼不同。有序集合和set是非常的相似，不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分(score),这个评分(score)被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合成员是唯一的，但是评分可以重复。因为元素是有序的，所以我们也可以跟快的根据评分(score)或者次序(position)来获取范围元素

常用的应用场景:排行榜，热门话题等功能

常用的命令

zadd <key><score1><value1><score2><value2>…将一个或多个 member 元素及其score 值加入到有序集 key 当中
zrange <key><start><stop> [WITHSCORES] 返回有序集 key 中，下标在<start><stop>之间的元素，带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。
zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count] 同上，改为从大到小排列。
zincrby <key><increment><value> 为元素的score加上增量
zrem <key><value>删除该集合下，指定值的元素
zcount <key><min><max>统计该集合，分数区间内的元素个数
zrank <key><value>返回该值在集合中的排名，从0开始。

三、五种数据类型使用案例

3.1 连接redis

  <dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-redis</artifactId><version>1.4.7.RELEASE</version></dependency>

或

<dependency><groupId>redis.clients</groupId><artifactId>jedis</artifactId><version>3.8.0</version>
</dependency>

 

注意点:这个是springboot的jar，其实也可以直接导入jedis的ajr 

下面连接redis调用的都是这个RedisTestUtil工具类

package com.study.redis;import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;/*** @author Administrator* @version 1.0* @project study* @description* @date 2025/5/20 星期二 17:11:46*/
public class RedisTestUtil {/*** 地址*/private static final String HOST = "127.0.0.1";/*** 端口*/private static final int PORT = 6379;/*** 缓存时间*/private static final int TIMEOUT = 30000;/*** 密码*/private static final String PASSWORD = "hm23";/*** 使用的redis库*/private static final int DATABASE = 0;private static final JedisPool jedisPool;static {JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();config.setMaxTotal(100);config.setMaxIdle(10);config.setMinIdle(5);config.setTestOnBorrow(true);jedisPool = new JedisPool(config, HOST, PORT, TIMEOUT, PASSWORD, DATABASE);}public static Jedis getJedis() {return jedisPool.getResource();}public static void close(Jedis jedis) {if (jedis != null) {jedis.close();}}
}

注意点:如果想springboot连接redis可以查看springboot连接redis_springboot链接单机redis bean注入地址信息-CSDN博客

3.2 String使用案例（存储token）

用字符串缓存一个token

 public static void main(String[] args) {String stringKey = "auth:token:";String token = "token222222222222222222222222222222";//连接redisJedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();// redis缓存tokenjedis.set(stringKey, token);//redis获取对应的值String content = jedis.get(stringKey);System.out.println("获取到的值为>>>>>>>>"+content);}

3.3 List使用案例（用户操作历史记录）

用list缓存历史记录，每个用户对应一个list

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.experimental.Accessors;import java.time.LocalDateTime;
import java.util.Date;/*** @author Administrator* @version 1.0* @project study* @description* @date 2025/5/20 星期二 17:29:29*/
@Data
@Accessors(chain = true)
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class HistoryRecord {private Integer id;private String userId;      // 用户IDprivate String content;     // 记录内容private String time; // 记录时间
}

public class RedisTest {private static final String HISTORY_KEY_PREFIX = "user:history:";private static final int MAX_RECORDS = 20; // 每个用户最大记录数public static void main(String[] args) {// 缓存userId为1的历史记录RedisTest test = new RedisTest();for (int i = 0; i < 10; i++) {test.addRecord(i,"1","点击了"+i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}//缓存userId为2的历史记录for (int i = 0; i < 10; i++) {test.addRecord(i,"2","点击了"+i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}// 获取userId为1历史记录System.out.println("==============================获取userId为1历史记录=============================================");List<HistoryRecord> historyRecordList = test.getRecords("1");for (HistoryRecord historyRecord : historyRecordList) {System.out.println(JSON.toJSONString(historyRecord));}// 获取用户最新的n条历史记录System.out.println("==============================获取用户最新的n条历史记录=============================================");List<HistoryRecord> historyRecordList2 = test.getLatestRecords("1",2);for (HistoryRecord historyRecord : historyRecordList2) {System.out.println(JSON.toJSONString(historyRecord));}System.out.println("==============================删除单条历史记录=============================================");test.deleteRecord("1","2");// 第二个参数为操作idSystem.out.println("==============================清空用户的历史记录=============================================");test.clearHistory("1");}/*** 添加历史记录（自动去重，保持最新记录）*/public  void addRecord(Integer id,String userId, String content) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();String key = HISTORY_KEY_PREFIX + userId;HistoryRecord record = new HistoryRecord(id,userId,content, new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));String json = JSON.toJSONString(record);// 1. 从左边删除,先删除旧记录（如果存在）jedis.lrem(key, 0, json);// 2. 添加新记录到列表头部（最新记录在前）jedis.lpush(key, json);// 3. 限制列表长度，超出部分自动删除if (jedis.llen(key) > MAX_RECORDS) {jedis.rpop(key);}}/*** 获取用户的历史记录（按时间倒序）*/public List<HistoryRecord> getRecords(String userId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();String key = HISTORY_KEY_PREFIX + userId;List<String> jsonList = jedis.lrange(key, 0, -1);List<HistoryRecord> records = new ArrayList<>();for (String json : jsonList) {records.add(JSON.parseObject(json, HistoryRecord.class));}return records;}/*** 获取用户最新的N条历史记录*/public List<HistoryRecord> getLatestRecords(String userId, int count) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();String key = HISTORY_KEY_PREFIX + userId;List<String> jsonList = jedis.lrange(key, 0, count - 1);List<HistoryRecord> records = new ArrayList<>();for (String json : jsonList) {records.add(JSON.parseObject(json, HistoryRecord.class));}return records;}/*** 删除单条记录实录* @param userId* @param recordId 操作的id*/public void deleteRecord(String userId, String recordId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();String key = HISTORY_KEY_PREFIX + userId;List<String> jsonList = jedis.lrange(key, 0, -1);// 查找并删除匹配ID的记录for (String json : jsonList) {HistoryRecord record = JSON.parseObject(json, HistoryRecord.class);if (record.getId().equals(Integer.valueOf(recordId))) {jedis.lrem(key, 0, json);break;}}}/*** 清空用户的历史记录*/public void clearHistory(String userId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();String key = HISTORY_KEY_PREFIX + userId;jedis.del(key);}
}

3.3 Set使用案例（当月签到情况）

利用set缓存一个签到功能,通过用户id可以查看到当月签到情况

public class RedisTest {private static final String HISTORY_KEY_PREFIX = "user:history:";private static final int MAX_RECORDS = 20; // 每个用户最大记录数private static final String SIGN_KEY_PREFIX = "sign:";public static void main(String[] args) {Long userId = 1001L;RedisTest test = new RedisTest();// 签到boolean isNewSign = test.doSign(userId);System.out.println("签到结果: " + (isNewSign ? "新签到" : "已签到"));// 检查是否签到System.out.println("今日是否签到: " + test.checkSign(userId));// 获取当月签到次数System.out.println("当月签到次数: " + test.getSignCount(userId));// 获取连续签到次数System.out.println("连续签到次数: " + test.getContinuousSignCount(userId));// 获取签到详情List<Boolean> signDetail = test.getSignDetail(userId);System.out.println("当月签到详情: " + signDetail);}// 生成 Key（格式：sign:{userId}:{yearmonth}）private String getSignKey(Long userId) {LocalDate now = LocalDate.now();String yearMonth = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMM"));return SIGN_KEY_PREFIX + userId + ":" + yearMonth;}// 签到（返回 true 表示首次签到，false 表示已签到）public boolean doSign(Long userId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();LocalDate now = LocalDate.now();int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();String key = getSignKey(userId);// 使用 SADD 命令添加成员（Set 自动去重，存在则返回 0）return jedis.sadd(key, String.valueOf(dayOfMonth)) == 1;}// 检查今日是否已签到public boolean checkSign(Long userId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();LocalDate now = LocalDate.now();int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();String key = getSignKey(userId);// 使用 SISMEMBER 命令检查成员是否存在return jedis.sismember(key, String.valueOf(dayOfMonth));}// 获取当月签到总次数public long getSignCount(Long userId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();String key = getSignKey(userId);// 使用 SCARD 命令获取集合大小return jedis.scard(key);}// 获取当月连续签到次数public long getContinuousSignCount(Long userId) {Jedis jedis = RedisTestUtil.

 

3.4 Hash使用案例（缓存商品信息）

利用Hash缓存商品信息

@Data
@Accessors(chain = true)
public class Product {private Long productId;private String name;private Double price;private Integer stock;private String category;private String description;private Long updateTime;}
public class RedisTest {private final Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();private static final String PRODUCT_KEY_PREFIX = "product:";public static void main(String[] args) {// 创建商品对象Product product = new Product();product.setProductId(1001L);product.setName("iPhone 15 Pro");product.setPrice(6999.00);product.setStock(100);product.setCategory("手机/数码");product.setDescription("A17芯片，灵动岛设计");product.setUpdateTime(System.currentTimeMillis() / 1000);RedisTest redisTest = new RedisTest();// 存储商品到 Redis（过期时间 1天 = 86400秒）redisTest.saveProduct(product, 86400);System.out.println("商品已缓存");// 获取所有属性Map<String, String> productData = redisTest.getProduct(1001L);System.out.println("商品信息：" + productData);// 更新库存redisTest.updateProductField(1001L, "stock", "80");System.out.println("库存更新后：" + redisTest.getProductField(1001L, "stock"));// 删除描述字段redisTest.deleteProductField(1001L, "description");System.out.println("删除描述后：" + productData.get("description")); // 应输出 null}// 存储商品信息到 Redis Hash（带过期时间）public void saveProduct(Product product, int expireSeconds) {String key = getProductKey(product.getProductId());Map<String, String> hash = new HashMap<>();hash.put("name", product.getName());hash.put("price", String.valueOf(product.getPrice()));hash.put("stock", String.valueOf(product.getStock()));hash.put("category", product.getCategory());hash.put("description", product.getDescription());hash.put("update_time", String.valueOf(product.getUpdateTime()));jedis.hmset(key, hash); // 批量设置字段jedis.expire(key, expireSeconds); // 设置过期时间（秒）}// 获取商品的所有属性public Map<String, String> getProduct(Long productId) {String key = getProductKey(productId);return jedis.hgetAll(key); // 返回所有字段和值}// 获取单个属性（如价格）public String getProductField(Long productId, String field) {String key = getProductKey(productId);return jedis.hget(key, field);}// 更新商品属性（如库存）public Long updateProductField(Long productId, String field, String value) {String key = getProductKey(productId);return jedis.hset(key, field, value); // 返回 1 表示新增字段，0 表示更新现有字段}// 删除商品属性（如描述）public Long deleteProductField(Long productId, String field) {String key = getProductKey(productId);return jedis.hdel(key, field); // 返回删除的字段数}// 生成完整 Keyprivate String getProductKey(Long productId) {return PRODUCT_KEY_PREFIX + productId;}}

3.4 Sort Set使用案例（排行榜）

利用Sort Set缓存一个排行榜

@Accessors(chain = true)
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class RankItem {private  int rank;      // 排名private  String userId; // 用户 IDprivate  double score;  // 分数
}

 

public class RedisTest {private Jedis jedis = RedisTestUtil.getJedis();private static final String RANK_KEY = "rank:score"; // 排行榜 Keypublic static void main(String[] args) {RedisTest test = new RedisTest();// 添加测试数据test.updateScore("user:1001", 95.0);test.updateScore("user:1002", 88.0);test.updateScore("user:1003", 92.0);test.updateScore("user:1004", 76.0);test.updateScore("user:1005", 95.0); // 与 1001 分数相同// 获取前三名List<RankItem> top3 = test.getTopN(3);System.out.println("排名前三用户为:");top3.forEach(System.out::println);// 获取用户 1002 的排名long rank = test.getUserRank("user:1002");System.out.println("用户1002排名: " + rank);}// 添加/更新用户分数public void updateScore(String userId, double score) {jedis.zadd(RANK_KEY, score, userId);}// 获取排行榜前 N 名（降序）public List<RankItem> getTopN(int n) {// 获取前 N 名（分数从高到低）Set<Tuple> topN = jedis.zrevrangeWithScores(RANK_KEY, 0, n - 1);List<RankItem> result = new ArrayList<>();int rank = 1;for (Tuple tuple : topN) {result.add(new RankItem(rank++,tuple.getElement(),  // 用户 IDtuple.getScore()     // 分数));}return result;}// 获取用户排名（从 1 开始）public long getUserRank(String userId) {// ZREVRANK 返回 0 为第一名Long rank = jedis.zrevrank(RANK_KEY, userId);return rank != null ? rank + 1 : -1; // -1 表示未找到}// 获取用户分数public double getUserScore(String userId) {Double score = jedis.zscore(RANK_KEY, userId);return score != null ? score : 0;}}

参考文档:Redis五大基本数据类型（String、LIst、Set、Hash、ZSet）及其底层结构-腾讯云开发者社区-腾讯云

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