Redis五大核心数据结构实战解析：真实场景与Java代码实现_redis 有哪些数据结构?项目中的实际应用举例java代码实现 ,csdn-CSDN博客

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话外题:

在面试中必问的就是你在开发中用到过redis吗?这五种基本数据类型都是怎么用的具体场景是啥?等等这样的问题,下面就记录下五种基本数据类型的应用场景。

一、String类型：轻量级数据缓存

典型场景：短信验证码缓存

业务需求：用户登录时需要短信验证码验证，要求验证码5分钟内有效且每个手机号60秒内不能重复发送

方案设计：

存储结构：key=code:手机号，value=验证码
设置双重过期时间：EX 300（5分钟），NX（不存在时设置）
防重复发送：使用SETNX实现原子操作

Java实现：

public class SmsService {
    private JedisPool jedisPool = new JedisPool("redis-server", 6379);

    public String sendCode(String phone) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            // 防重复发送检查
            String lockKey = "lock:" + phone;
            if (jedis.set(lockKey, "1", "NX", "EX", 60) == null) {
                return "请求过于频繁";
            }

            // 生成验证码
            String code = String.valueOf((int)(Math.random() * 9000 + 1000));
            
            // 存储验证码（包含过期时间）
            String codeKey = "code:" + phone;
            jedis.setex(codeKey, 300, code);
            
            // 调用短信发送API（模拟）
            sendSms(phone, code);
            return "验证码已发送";
        }
    }

    public boolean verifyCode(String phone, String inputCode) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String codeKey = "code:" + phone;
            String realCode = jedis.get(codeKey);
            return inputCode != null && inputCode.equals(realCode);
        }
    }
}

二、Hash类型：对象属性存储

典型场景：电商购物车设计

业务需求：

存储用户购物车中的商品信息
支持商品数量修改
需要完整获取购物车数据

方案优势：

天然适合存储对象属性
支持字段级操作（hincrby）
内存使用更高效（相比String序列化存储）

Java实现：

public class CartService {
    private static final String CART_KEY_PREFIX = "cart:";
    
    public void addItem(String userId, String itemId, int quantity) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String key = CART_KEY_PREFIX + userId;
            jedis.hincrBy(key, itemId, quantity);
        }
    }

    public Map<String, String> getCart(String userId) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String key = CART_KEY_PREFIX + userId;
            return jedis.hgetAll(key);
        }
    }

    public void removeItem(String userId, String... itemIds) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String key = CART_KEY_PREFIX + userId;
            jedis.hdel(key, itemIds);
        }
    }
}

三、List类型：消息队列实现

典型场景：订单状态变更通知

业务需求：解耦订单系统与通知系统，实现异步处理

方案特点：

使用LPUSH/RPOP实现队列
BRPOP实现阻塞式消费
支持多消费者负载均衡

Java消费者示例：

public class OrderNotifyConsumer {
    private volatile boolean running = true;
    
    public void start() {
        new Thread(() -> {
            try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
                while (running) {
                    List<String> messages = jedis.brpop(30, "queue:order-notify");
                    if (messages != null) {
                        String orderId = messages.get(1);
                        processOrder(orderId);
                    }
                }
            }
        }).start();
    }

    private void processOrder(String orderId) {
        // 实现通知逻辑（邮件、短信等）
    }
}

四、Set类型：社交关系处理

典型场景：共同关注功能

业务需求：快速计算两个用户的共同关注列表

方案优势：

SINTER命令直接计算集合交集
O(N)时间复杂度优于数据库JOIN操作

Java实现：

public class RelationService {
    public Set<String> getCommonFollowers(String user1, String user2) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String key1 = "followers:" + user1;
            String key2 = "followers:" + user2;
            return jedis.sinter(key1, key2);
        }
    }

    public void followUser(String userId, String targetId) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            jedis.sadd("following:" + userId, targetId);
            jedis.sadd("followers:" + targetId, userId);
        }
    }
}

五、Sorted Set：实时排行榜

典型场景：直播间礼物周榜

业务需求：

实时更新用户送礼总值
按周维度滚动排行
支持TopN查询和用户排名

Java实现：

public class GiftRankService {
    private static final String WEEKLY_RANK_KEY = "rank:gift:week";
    
    public void addGift(String userId, double amount) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            jedis.zincrby(WEEKLY_RANK_KEY, amount, userId);
        }
    }

    public List<Map.Entry<String, Double>> getTop10() {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            Set<Tuple> tuples = jedis.zrevrangeWithScores(WEEKLY_RANK_KEY, 0, 9);
            return tuples.stream()
                    .map(t -> new AbstractMap.SimpleEntry<>(t.getElement(), t.getScore()))
                    .collect(Collectors.toList());
        }
    }

    public void resetWeeklyRank() {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            jedis.del(WEEKLY_RANK_KEY);
        }
    }
}

六、生产环境最佳实践

键名设计规范
- 使用冒号分隔的命名空间（如user:1001:profile）
- 避免过长的键名（控制在100字节内）

连接池配置

JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
config.setMaxTotal(128);          // 最大连接数
config.setMaxIdle(32);            // 最大空闲连接
config.setMinIdle(8);             // 最小空闲连接
config.setTestOnBorrow(true);     // 取连接时校验
JedisPool pool = new JedisPool(config, "redis-host", 6379);

性能优化技巧
- Pipeline批量操作提升吞吐量
- 合理设置过期时间避免内存泄漏
- 大Value拆分（Hash分桶存储）

七、常见问题解决方案

缓存穿透：

// 空值缓存
public String getData(String key) {
    String value = jedis.get(key);
    if ("NULL".equals(value)) {
        return null; // 缓存空值
    }
    if (value == null) {
        value = db.query(key);
        jedis.setex(key, 300, value != null ? value : "NULL");
    }
    return value;
}

热Key处理：