Redis，作为一个开源的、内存中的数据结构存储系统，以其出色的性能和灵活的数据类型，广泛应用于缓存、消息队列、发布订阅系统等多种场景。在 Redis 的五种基本数据类型中，Hash 类型是一种非常重要的数据类型。它可以存储键值对的集合，且能够用小于1毫秒的时间复杂度进行添加、删除、更新和查找操作，因此在实际应用中有着广泛的用途。 在接下来的文章中，我将详细介绍 Redis 的 Hash 类型，包括它的内部实现、主要特性、常用命令以及应用场景。无论你是刚接触 Redis 的新手，还是已经有一定经验的开发者，我相信你都能从这篇文章中学到一些有用的知识。让我们一起深入了解 Redis 的 Hash 类型，探索它的魅力所在。
1、Redis-Hash数据类型
1.1、Redis-Hash类型简介
Redis 的 Hash 类型是一种键值对集合，这种数据类型适合用于存储对象。在 Hash 类型中，每个键都有一个对应的值，这和 Python 的字典、Java 的 HashMap 以及 JavaScript 的对象非常相似。
以下是 Redis Hash 类型的一些主要特性：
- 键值对集合：Hash 类型可以存储多个键值对，每个键都有一个对应的值。
- 二进制安全：Hash 类型的键和值都是二进制安全的，这意味着它们可以包含任何数据，包括二进制数据。
- 大容量：单个 Hash 类型可以存储超过 4 亿个键值对。
- 高效的查找速度：无论 Hash 中存储了多少数据，查找某个键的速度都非常快。
1.2、Redis-Hash应用场景
Redis 的 Hash 类型是一种键值对集合，适合用于存储对象，因此在很多场景下都有着广泛的应用。以下是一些常见的应用场景：
- 存储对象：Hash 类型可以存储多个键值对，非常适合用于存储对象。例如，你可以使用 Hash 类型存储用户的信息，如用户名、密码、邮箱等；
- 数据分析：你可以使用 Hash 类型存储各种统计数据，例如用户的行为数据，然后进行数据分析；
- 社交网络：在社交网络应用中，你可以使用 Hash 类型存储用户的朋友列表、粉丝列表等
以上只是一些常见的应用场景，实际上，由于 Redis 的灵活性，你可以根据自己的需求，将 Redis 的 Hash 类型应用在更多的场景中。
2、Redis-Hash底层结构
2.1、Redis-Hash底层结构介绍
Redis 的 Hash 类型的底层实现是一个非常优化的数据结构，它会根据实际情况选择使用紧凑的压缩列表（ziplist）或者散列表（hashtable）作为底层实现。
Redis 的 Hash 类型会根据实际情况在压缩列表（ziplist）和散列表（hashtable）之间进行切换，这主要取决于两个配置参数：hash-max-ziplist-entries 和 hash-max-ziplist-value。
hash-max-ziplist-entries：这个参数用于设置压缩列表可以存储的最大节点数量。如果一个 Hash 类型的元素数量超过这个值，那么就会从压缩列表切换到散列表。默认值为 512；hash-max-ziplist-value：这个参数用于设置压缩列表中每个节点的最大值大小（以字节为单位）。如果一个 Hash 类型的任何元素的大小超过这个值，那么就会从压缩列表切换到散列表。默认值为 64。
这两个参数都可以在 Redis 的配置文件中进行设置。通过调整这两个参数，你可以根据自己的应用特性，选择更倾向于节省内存，还是更倾向于提高性能。
- 从压缩列表转换到散列表：当 Hash 类型存储的字段和值的数量超过
hash-max-ziplist-entries的值，或者任何字段或值的大小超过hash-max-ziplist-value的值时，Redis 会将底层结构从压缩列表转换为散列表。这个过程是自动进行的，对用户来说是透明的。 - 从散列表转换到压缩列表：然而，一旦 Hash 类型的底层结构被转换为散列表，就无法再转换回压缩列表。这是因为散列表的性能更高，而且在大多数情况下，一旦一个 Hash 类型的大小超过了一定的阈值，那么它的大小就很可能会继续增长。
2.2、Redis-压缩列表（ziplist）
当 Hash 类型存储的字段和值的数量较少，且字段和值的字符串长度较短时，Redis 会选择使用压缩列表作为底层实现。压缩列表是一种为节省内存而设计的特殊编码结构，它将所有的字段和值紧凑地存储在一起。这种方式的优点是占用内存少，但是在需要修改数据时，可能需要对整个压缩列表进行重写，性能较低。
Redis 的压缩列表（ziplist）是一种特殊的编码结构，它被设计用来节省内存。压缩列表将所有的元素紧凑地存储在一起，每个元素都只占用连续的内存空间。
一个压缩列表的结构如下：
代码语言：javascript复制 --------- --------- -------- --------- --------- --------- --------
| zlbytes | zltail | zllen | entry_1 | entry_2 | ... | zlend |
--------- --------- -------- --------- --------- --------- -------- Ps：在 Redis 的源代码中，压缩列表（ziplist）的结构并没有直接定义为一个 C 结构体，而是通过一系列的宏和函数来操作一段连续的内存。
属性 | 说明 |
|---|---|
“zlbytes” | 一个 4 字节的整数，表示整个压缩列表占用的字节数量，包括 <zlbytes> 自身的大小。 |
“zltail” | 一个 4 字节的整数，表示压缩列表中最后一个元素的偏移量。这个偏移量是相对于整个压缩列表的起始地址的。 |
“zllen” | 一个 2 字节的整数，表示压缩列表中的元素数量。如果元素数量超过 65535，那么这个值就会被设定为 65535，需要遍历整个压缩列表才能获取到实际的元素数量。 |
“entry” | 压缩列表中的元素，每个元素都由一个或多个字节组成。每个元素的第一个字节（又称为"entry header"）用于表示这个元素的长度以及编码方式。 |
“zlend” | 一个字节，值为 255，表示压缩列表的结束。 |
2.3、Redis-散列表（hashtable）
当 Hash 类型存储的字段和值的数量较多，或者字段和值的字符串长度较长时，Redis 会选择使用散列表作为底层实现。散列表是一种常见的键值对映射结构，它通过一个散列函数将键映射到一个桶中，然后在桶中进行查找。这种方式的优点是查找和修改数据的性能较高，但是占用的内存也较多。
Redis 的散列表（hash table）是一种常见的键值对映射结构，它通过一个散列函数将键映射到一个桶中，然后在桶中进行查找。Redis 的散列表使用链表法解决哈希冲突，即当多个键映射到同一个桶时，将它们存储在同一个链表中。
在 Redis 的源代码中，散列表的结构定义如下：
代码语言：javascript复制typedef struct dictEntry {
void *key;
void *val;
struct dictEntry *next;
} dictEntry;
typedef struct dictht {
dictEntry **table;
unsigned long size;
unsigned long sizemask;
unsigned long used;
} dictht;
typedef struct dict {
dictht ht[2];
long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
int iterators; /* number of iterators currently running */
} dict;其中：
-
dictEntry结构体表示散列表中的一个节点，包含键（key）、值（val）和指向下一个节点的指针（next）。 -
dictht结构体表示一个散列表，包含指向哈希表数组的指针（table）、哈希表数组的大小（size）、哈希表数组大小掩码（sizemask）和已使用的节点数量（used）。 -
dict结构体表示一个字典，包含两个散列表（ht）、当前进行 rehash 的索引（rehashidx）和当前运行的迭代器数量（iterators）。
这就是 Redis 散列表的结构。
3、Hash 常用命令
以下是 Redis 中与 Hash 类型相关的一些命令：
3.1、设置Hash值
Redis 中设置 Hash 值的命令是 HSET，它的语法如下：
HSET key field value其中，key 是哈希表的名称，field 是哈希表中的字段名，value 是字段对应的值。如果哈希表中原本不存在该字段，则会创建一个新的字段，并将其值设置为指定的值。如果该字段已经存在，则会覆盖原有的值。
例如，我们可以使用以下命令设置一个名为 user:1001 的哈希表中的字段 name 的值为 Alice：
HSET user:1001 name Alice如果需要同时设置多个字段的值，可以使用 HMSET 命令，它的语法如下：
HMSET key field1 value1 [field2 value2 ...]例如，我们可以使用以下命令同时设置 user:1001 哈希表中的 name 和 age 字段的值：
HMSET user:1001 name Alice age 25这样就可以一次性设置多个字段的值了。
在 Redis 中，获取 Hash 值的命令是 HGET，它的语法如下：
HGET key field其中，key 是哈希表的名称，field 是哈希表中的字段名。
例如，我们可以使用以下命令获取一个名为 user:1001 的哈希表中的字段 name 的值：
HGET user:1001 name3.2、获取Hash值
如果需要获取哈希表中的多个字段的值，可以使用 HMGET 命令，它的语法如下：
HMGET key field1 [field2 ...]例如，我们可以使用以下命令获取 user:1001 哈希表中的 name 和 age 字段的值：
HMGET user:1001 name age如果需要获取哈希表中所有的字段和值，可以使用 HGETALL 命令，它的语法如下：
HGETALL key例如，我们可以使用以下命令获取 user:1001 哈希表中的所有字段和值：
HGETALL user:10013.3、删除Hash值
在 Redis 中，删除 Hash 值的命令是 HDEL，它的语法如下：
HDEL key field [field ...]其中，key 是哈希表的名称，field 是要删除的字段名。你可以一次删除一个或多个字段。
例如，我们可以使用以下命令删除一个名为 user:1001 的哈希表中的字段 name：
HDEL user:1001 name如果你想要删除多个字段，可以在命令后面依次列出这些字段的名字，例如：
代码语言：javascript复制HDEL user:1001 name age这个命令会删除 user:1001 哈希表中的 name 和 age 字段。
需要注意的是，HDEL 命令只会删除指定的字段及其值，而不会删除整个哈希表。如果你想要删除整个哈希表，可以使用 DEL 命令，例如：
DEL user:1001这个命令会删除整个 user:1001 哈希表。
3.4、其他Hash命令
Redis 中 Hash 其他的一些常用命令还有：
HEXISTS key field：查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在。HLEN key：获取哈希表中字段的数量。HKEYS key：获取所有哈希表中的字段。HVALS key：获取哈希表中所有值。HGETALL key：获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值。HINCRBY key field increment：为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 increment 。HINCRBYFLOAT key field increment：为哈希表 key 中的指定字段的浮点数值加上增量 increment 。HMSET key field value [field value ...]：同时将多个 field-value (字段-值)对设置到哈希表的 key 中。HMGET key field [field ...]：获取所有给定字段的值。
