Redis对象——哈希(Hash)

哈希在很多编程语言中都有着很广泛的应用，而在Redis中也是如此，在redis中，哈希类型是指Redis键值对中的值本身又是一个键值对结构，形如value=[{field1，value1}，...{fieldN，valueN}]，其与Redis字符串对象的区别如下图所示:

Redis-Hash

一、内部编码

哈希类型的内部编码有两种：ziplist(压缩列表),hashtable(哈希表)。只有当存储的数据量比较小的情况下，Redis 才使用压缩列表来实现字典类型。具体需要满足两个条件：

当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个）
所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64字节）
ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以在节省内存方面比hashtable更加优秀。当哈希类型无法满足ziplist的条件时，Redis会使用hashtable作为哈希的内部实现，因为此时ziplist的读写效率会下降，而hashtable的读写时间复杂度为O（1）。
有关ziplist和hashtable这两种redis底层数据结构的具体实现可以参考我的另外两篇文章。

Redis数据结构——压缩列表

Redis数据结构——字典。

二、常用命令

Redis哈希对象常用命令如下表(点击命令可查看命令详细说明)。

命令	说明	时间复杂度
HDEL key field [field ...]	删除一个或多个Hash的field	O(N) N是被删除的字段数量。
HEXISTS key field	判断field是否存在于hash中	O(1)
HGET key field	获取hash中field的值	O(1)
HGETALL key	从hash中读取全部的域和值	O(N) N是Hash的长度
HINCRBY key field increment	将hash中指定域的值增加给定的数字	O(1)
HINCRBYFLOAT key field increment	将hash中指定域的值增加给定的浮点数	O(1)
HKEYS key	获取hash的所有字段	O(N) N是Hash的长度
HLEN key	获取hash里所有字段的数量	O(1)
HMGET key field [field ...]	获取hash里面指定字段的值	O(N) N是请求的字段数
HMSET key field value [field value ...]	设置hash字段值	O(N) N是设置的字段数
HSET key field value	设置hash里面一个字段的值	O(1)
HSETNX key field value	设置hash的一个字段，只有当这个字段不存在时有效	O(1)
HSTRLEN key field	获取hash里面指定field的长度	O(1)
HVALS key	获得hash的所有值	O(N) N是Hash的长度
HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]	迭代hash里面的元素

三、适用场景

3.1 存储对象

Redis哈希对象常常用来缓存一些对象信息，如用户信息、商品信息、配置信息等。

我们以用户信息为例,它在关系型数据库中的结构是这样的

uid	name	age
1	Tom	15
2	Jerry	13

而使用Redis Hash存储其结构如下图:

相比较于使用Redis字符串存储，其有以下几个优缺点:

原生字符串每个属性一个键。
```
set user:1:name Tom
set user:1:age 15
```
优点：简单直观，每个属性都支持更新操作。
缺点：占用过多的键，内存占用量较大，同时用户信息内聚性比较差，所以此种方案一般不会在生产环境使用。
序列化字符串后，将用户信息序列化后用一个键保存
```
set user:1 serialize(userInfo)
```
优点：简化编程，如果合理的使用序列化可以提高内存的使用效率。
缺点：序列化和反序列化有一定的开销，同时每次更新属性都需要把全部数据取出进行反序列化，更新后再序列化到Redis中。
序列化字符串后，将用户信息序列化后用一个键保存
```
hmset user:1 name Tom age 15 
```
优点：简单直观，如果使用合理可以减少内存空间的使用。
缺点：要控制哈希在ziplist和hashtable两种内部编码的转换，hashtable会消耗更多内存。

此外，我们曾经在做配置中心系统的时候，使用Hash来缓存每个应用的配置信息,其在数据库中的数据结构大致如下表

AppId	SettingKey	SettingValue
10001	AppName	myblog
10001	Version	1.0
10002	AppName	admin site

在使用Redis Hash进行存储的时候

新增或更新一个配置项

127.0.0.1:6379> HSET 10001 AppName myblog
(integer) 1

获取一个配置项

127.0.0.1:6379> HGET 10001 AppName 
"myblog"

删除一个配置项

127.0.0.1:6379> HDEL 10001 AppName
(integer) 1

3.2 购物车

很多电商网站都会使用 cookie实现购物车，也就是将整个购物车都存储到 cookie里面。这种做法的一大优点:无须对数据库进行写入就可以实现购物车功能,这种方式大大提高了购物车的性能，而缺点则是程序需要重新解析和验证( validate) cookie,确保cookie的格式正确,并且包含的商品都是真正可购买的商品。cookie购物车还有一个缺点:因为浏览器每次发送请求都会连 cookie一起发送,所以如果购物车cookie的体积比较大,那么请求发送和处理的速度可能会有所降低。

购物车的定义非常简单:我们以每个用户的用户ID(或者CookieId)作为Redis的Key,每个用户的购物车都是一个哈希表,这个哈希表存储了商品ID与商品订购数量之间的映射。在商品的订购数量出现变化时,我们操作Redis哈希对购物车进行更新:

如果用户订购某件商品的数量大于0,那么程序会将这件商品的ID以及用户订购该商品的数量添加到散列里面。

//用户1 商品1 数量1
127.0.0.1:6379> HSET uid:1 pid:1 1
(integer) 1 //返回值0代表改field在哈希表中不存在，为新增的field

如果用户购买的商品已经存在于散列里面,那么新的订购数量会覆盖已有的订购数量;

//用户1 商品1 数量5
127.0.0.1:6379> HSET uid:1 pid:1 5
(integer) 0 //返回值0代表改field在哈希表中已经存在

相反地,如果用户订购某件商品的数量不大于0,那么程序将从散列里面移除该条目。

//用户1 商品1
127.0.0.1:6379> HDEL uid:1 pid:2
(integer) 1

3.3 计数器

Redis 哈希表作为计数器的使用也非常广泛。它常常被用在记录网站每一天、一月、一年的访问数量。每一次访问，我们在对应的field上自增1

//记录我的
127.0.0.1:6379> HINCRBY MyBlog  202001 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HINCRBY MyBlog  202001 1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> HINCRBY MyBlog  202002 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HINCRBY MyBlog  202002 1
(integer) 2

也经常被用在记录商品的好评数量，差评数量上

127.0.0.1:6379> HINCRBY pid:1  Good 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HINCRBY pid:1  Good 1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> HINCRBY pid:1  bad  1
(integer) 1

也可以实时记录当天的在线的人数。

//有人登陆
127.0.0.1:6379> HINCRBY MySite  20200310 1
(integer) 1
//有人登陆
127.0.0.1:6379> HINCRBY MySite  20200310 1
(integer) 2
//有人登出
127.0.0.1:6379> HINCRBY MySite  20200310 -1
(integer) 1

小结

本篇文章我们总结了Redis 哈希对象的内部实现、常用命令以及常用的一些场景，那么大家在项目中对Redis哈希对象的使用都有哪些场景呢，欢迎在评论区给我留言和分享，我会第一时间反馈！我们共同学习与进步！

参考

《Redis设计与实现》

《Redis开发与运维》

《Redis官方文档》