【Redis】Hash介绍与应用详解

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Hash介绍与应用详解

介绍

Redis Hash是一个键值对集合，类似于传统编程语言中的哈希表或字典。

Redis Hash通过哈希表实现。这意味着它适合用于存储对象，比如一个用户的信息，其中每个字段（如用户名、年龄、邮箱等）都作为键值对存储在哈希表中。每个哈希表可以包含任意数量的字段，并且每个字段都有唯一的键。

Redis中本来就是每一个key对应一个value，那Hash类型和String类型的差别在哪呢？

在 Redis 中，虽然每个 key 对应一个 value，但是 value 的类型可以有多种，其中之一就是 Hash 类型。

Redis Hash 是一种键值对集合，其特点是在一个 key 对应的 value 中存储了多个字段（field）和相应的值。换句话说，Redis 的 Hash 类型允许我们在一个 Redis 键下存储多个键值对。

举个例子：

• 普通的 Redis 键值对：

  user:1000 -> "John Doe"
  

  这里，user:1000 是键，"John Doe" 是值，值是一个简单的字符串。

  

• 使用 Redis Hash：

  user:1000 -> { name: "John Doe", age: 30, email: "baichen@example.com" }
  

  在这个例子中，user:1000 仍然是键，但是值是一个哈希表，包含了多个字段：name、age 和 email，每个字段都有一个对应的值。

  

• 添加和访问

使用 HSET 命令可以向哈希表中添加一个字段，并设置其值。无论哈希表中已有多少字段，添加新字段的操作都是 O(1) 的时间复杂度。类似地，HGET 命令可以用来获取特定字段的值，也是 O(1) 的操作。

• 限制

每个哈希可以存储多达 4,294,967,295（$2^{32}-1$）个字段-值对。实际上，你的哈希仅受限于托管你的 Redis 部署的虚拟机上的总内存。

• 性能

添加、删除和查询哈希表中单个字段的操作时间复杂度为 O(1)，这使得它们非常高效。但是，对整个哈希表的操作，特别是涉及到遍历或批量处理字段的命令，通常是 O(n)。这些命令包括 HKEYS、HVALS 和 HGETALL。在处理包含大量字段的哈希表时，使用这些命令需要特别小心，以避免性能瓶颈。

常用指令

设置和获取字段值

127.0.0.1:6379> HSET myhash field1 "Hello" field2 "World" # 设置字段 field1 和 field2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> HGET myhash field1 # 获取字段 field1 的值
"Hello"
127.0.0.1:6379> HGET myhash field2 # 获取字段 field2 的值
"World"

获取所有字段和值

127.0.0.1:6379> HGETALL myhash # 获取所有字段和值
1) "field1"
2) "Hello"
3) "field2"
4) "World"

检查字段是否存在

127.0.0.1:6379> HEXISTS myhash field1 # 检查字段 field1 是否存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HEXISTS myhash field3 # 检查字段 field3 是否存在
(integer) 0

删除字段

127.0.0.1:6379> HDEL myhash field1 # 删除字段 field1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGETALL myhash # 查看哈希表中的所有字段和值
1) "field2"
2) "World"

获取所有字段

127.0.0.1:6379> HSET myhash field1 "Hello" field2 "World" # 设置两个字段
(integer) 2
127.0.0.1:6379> HKEYS myhash # 获取所有字段
1) "field1"
2) "field2"

获取所有值

127.0.0.1:6379> HVALS myhash # 获取所有字段的值
1) "Hello"
2) "World"

获取哈希表中字段的数量

127.0.0.1:6379> HLEN myhash # 获取哈希表中字段的数量
(integer) 2

同时获取多个字段的值

127.0.0.1:6379> HMGET myhash field1 field2 # 获取多个字段的值
1) "Hello"
2) "World"

同时设置多个字段的值

127.0.0.1:6379> HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World" field3 "Redis" # 设置多个字段的值
OK
127.0.0.1:6379> HGETALL myhash # 查看哈希表中的所有字段和值
1) "field1"
2) "Hello"
3) "field2"
4) "World"
5) "field3"
6) "Redis"

字段值的整数增加

127.0.0.1:6379> HSET myhash field4 10 # 设置字段 field4 为整数 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HINCRBY myhash field4 5 # 增加字段 field4 的值 5
(integer) 15
127.0.0.1:6379> HGET myhash field4 # 查看字段 field4 的值
"15"

字段值的浮点数增加

127.0.0.1:6379> HSET myhash field5 10.5 # 设置字段 field5 为浮点数 10.5
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HINCRBYFLOAT myhash field5 0.5 # 增加字段 field5 的值 0.5
"11"
127.0.0.1:6379> HGET myhash field5 # 查看字段 field5 的值
"11"

迭代哈希表中的键值对

127.0.0.1:6379> HSCAN myhash 0 MATCH field* COUNT 100 # 迭代哈希表中的键值对
1) "0"
2)  1) "field2"2) "World"3) "field1"4) "Hello"5) "field3"6) "Redis"7) "field4"8) "15"9) "field5"10) "11"

仅在字段不存在时，设置字段值

127.0.0.1:6379> HSETNX myhash field1 "New Value" # 尝试设置已经存在的字段 field1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> HSETNX myhash field6 "New Field" # 设置不存在的字段 field6
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGET myhash field6 # 查看字段 field6 的值
"New Field"

返回字段值的字符串长度

127.0.0.1:6379> HSTRLEN myhash field1 # 返回字段 field1 的值的字符串长度
(integer) 5

常用指令汇总

应用场景

用户信息存储

在现代应用中，用户信息的管理是一个常见需求。Redis Hash 非常适合存储和操作用户信息，因为它允许在一个 Redis 键下存储多个字段，从而能够高效地组织和管理用户数据。

使用用户ID当作key，用户信息ID当作value:key，用户具体信息当作value.value，可以实现下图所示的用户信息存储。

实现用户信息存储的步骤

1. 设置用户信息

使用 HSET 命令可以方便地将多个用户属性存储在一个 Redis 哈希表中。

127.0.0.1:6379> HSET user:1000 name "Alice" age "30" email "alice@example.com"
(integer) 3

2. 获取用户信息

使用 HGET 命令可以获取特定用户属性的值。

127.0.0.1:6379> HGET user:1000 name
"Alice"
127.0.0.1:6379> HGET user:1000 age
"30"

3. 获取所有用户信息

使用 HGETALL 命令可以获取用户的所有属性和值。

127.0.0.1:6379> HGETALL user:1000
1) "name"
2) "Alice"
3) "age"
4) "30"
5) "email"
6) "alice@example.com"

4. 更新用户信息

使用 HSET 命令可以更新用户的某个属性值。

127.0.0.1:6379> HSET user:1000 age "31"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> HGET user:1000 age
"31"

5. 删除用户属性

使用 HDEL 命令可以删除某个属性。

127.0.0.1:6379> HDEL user:1000 email
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1000
1) "name"
2) "Alice"
3) "age"
4) "31"

简易购物车

在电子商务应用中，购物车是一个关键功能。用户可以将商品添加到购物车，查看购物车中的商品，更新商品数量，或从购物车中移除商品。Redis Hash 非常适合用来实现简易购物车，因为它允许在一个 Redis 键下存储多个字段，每个字段可以表示一个商品及其数量。

使用用户ID当作key，商品ID当作value:key，商品数量当作value.value，可以实现下图所示的简易购物车。

具体Redis实例如下图：

实现简易购物车的步骤

1. 添加商品到购物车

使用 HSET 命令将商品添加到购物车。

127.0.0.1:6379> HSET cart:user123 product:101 1 # 添加商品101，数量为1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET cart:user123 product:102 1 # 添加商品102，数量为1
(integer) 1

2. 更新购物车中商品的数量

使用 HINCRBY 命令更新购物车中某个商品的数量。

127.0.0.1:6379> HINCRBY cart:user123 product:101 2 # 商品101的数量增加2
(integer) 3
127.0.0.1:6379> HINCRBY cart:user123 product:102 1 # 商品102的数量增加1
(integer) 2

3. 获取购物车中的商品总数

使用 HLEN 命令获取购物车中商品的总数。

127.0.0.1:6379> HLEN cart:user123
(integer) 2

4. 从购物车中移除商品

使用 HDEL 命令从购物车中移除某个商品。

127.0.0.1:6379> HDEL cart:user123 product:102 # 移除商品102
(integer) 1

5. 获取购物车中的所有商品及其数量

使用 HGETALL 命令获取购物车中的所有商品及其数量。

127.0.0.1:6379> HGETALL cart:user123
1) "product:101"
2) "3"

总结

Redis Hash 介绍

• Redis Hash 是一个键值对集合，类似于哈希表或字典。
• 每个 Hash 可以包含任意数量的字段，每个字段都有唯一的键。
• Hash 类型允许在一个 Redis 键下存储多个键值对。
• 添加、删除和查询哈希表中单个字段的操作时间复杂度为 O(1)，高效且适合存储对象（如用户信息）。

常用指令

• 设置字段值：使用 HSET 命令可以向哈希表中添加一个字段，并设置其值。
• 获取字段值：使用 HGET 命令可以获取特定字段的值。
• 获取所有字段和值：使用 HGETALL 命令可以获取哈希表中所有字段和值。
• 检查字段是否存在：使用 HEXISTS 命令可以检查哈希表中是否存在指定字段。
• 删除字段：使用 HDEL 命令可以删除一个或多个字段。
• 获取所有字段：使用 HKEYS 命令可以获取哈希表中的所有字段名。
• 获取所有值：使用 HVALS 命令可以获取哈希表中的所有字段值。
• 获取字段数量：使用 HLEN 命令可以获取哈希表中字段的数量。
• 同时获取多个字段的值：使用 HMGET 命令可以一次获取多个字段的值。
• 同时设置多个字段的值：使用 HMSET 命令可以一次性设置多个字段的值。
• 字段值的整数增加：使用 HINCRBY 命令。
• 字段值的浮点数增加：使用 HINCRBYFLOAT 命令。
• 迭代哈希表中的键值对：使用 HSCAN 命令。
• 仅在字段不存在时设置字段值：使用 HSETNX 命令。
• 返回字段值的字符串长度：使用 HSTRLEN 命令。

应用场景

用户信息存储

• 适合场景：现代应用中，管理用户信息是常见需求，Redis Hash 可以高效地组织和管理用户数据。
• 操作：可以通过设置用户信息、获取用户信息、更新用户信息和删除用户属性来实现用户信息的存储和管理。

简易购物车

• 适合场景：电子商务应用中的购物车功能，通过 Redis Hash 存储商品及其数量。
• 操作：包括添加商品到购物车、更新购物车中商品的数量、获取购物车中的商品总数、从购物车中移除商品，以及获取购物车中的所有商品及其数量。

如果讲解有不对之处还请指正，我会尽快修改，多谢大家的包容。

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