redis中怎么实现set集合

发布时间：2021-08-05 16:22:57 作者：Leah
来源：亿速云阅读：263

# Redis中怎么实现Set集合

## 一、Redis Set集合概述

Set（集合）是Redis中的一种基本数据结构，它是一个无序且唯一的字符串集合。Redis Set通过哈希表实现，这使得添加、删除和查找操作的时间复杂度都是O(1)。

### 核心特性：
1. **唯一性**：自动去重，不允许重复成员
2. **无序性**：元素存储顺序与插入顺序无关
3. **高效操作**：支持交集、并集、差集等集合运算

## 二、底层实现原理

Redis Set的底层实现有两种方式，会根据元素数量和类型自动选择：

### 1. intset（整数集合）
当集合满足以下条件时使用：
- 所有元素都是整数
- 元素数量不超过`set-max-intset-entries`配置（默认512）

**数据结构**：
```c
typedef struct intset {
    uint32_t encoding;  // 编码方式（int16/int32/int64）
    uint32_t length;    // 元素个数
    int8_t contents[];  // 柔性数组存储实际元素
} intset;

特点： - 内存连续分配，节省空间 - 元素有序存储（升序排列） - 二分查找时间复杂度O(logN)

2. hashtable（哈希表）

当不满足intset条件时使用标准哈希表

实现特点： - 使用与Redis字典相同的结构 - value固定为NULL，仅使用key保证唯一性 - 平均时间复杂度O(1)

三、常用命令详解

基本操作

SADD key member [member ...]  # 添加元素（返回新增元素数）
SCARD key                     # 获取元素数量
SMEMBERS key                  # 获取所有元素（小心大集合阻塞）
SISMEMBER key member          # 检查元素是否存在
SREM key member [member ...]  # 删除元素

集合运算

SINTER key [key ...]          # 交集
SUNION key [key ...]          # 并集
SDIFF key [key ...]           # 差集（第一个key独有的元素）
SINTERSTORE destination key [key ...]  # 存储交集结果

随机操作

SPOP key [count]              # 随机移除并返回元素
SRANDMEMBER key [count]       # 随机获取但不移除元素

四、典型应用场景

1. 标签系统

# 给文章添加标签
SADD article:1:tags tech redis database
SADD article:2:tags programming redis

# 查找同时包含tech和redis的文章
SINTER tag:tech tag:redis

2. 好友关系

# 用户A的好友列表
SADD user:A:friends user:B user:C

# 共同好友计算
SINTER user:A:friends user:B:friends

3. 唯一计数器

# 记录UV（独立访客）
SADD daily_uv:20231001 user1 user2 user3
SCARD daily_uv:20231001

4. 抽奖系统

# 参与抽奖用户
SADD lottery:1001 user1 user2 user3

# 随机抽取3名中奖者
SRANDMEMBER lottery:1001 3

五、性能优化建议

控制集合大小
- 大集合（>1万元素）慎用SMEMBERS，推荐SSCAN分批获取
```
SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
```
合理选择编码
- 对于纯数字集合，保持元素数量在intset配置范围内
- 修改配置参数：
```
config set set-max-intset-entries 1024
```
集合运算注意事项
- 多集合运算复杂度O(N*M)，大集合运算可能阻塞服务
- 考虑使用SUNIONSTORE等存储命令异步处理
内存优化
- 小整数（0-9999）有特殊优化，优先使用
- 定期清理无用集合

六、与其他数据结构对比

结构类型	有序性	唯一性	适用场景
Set	无序	是	去重、集合运算
ZSet	有序	是	排行榜、带权重集合
List	有序	否	消息队列、时间线
Hash	无序	字段唯一	对象属性存储

七、实战案例：电商商品筛选

# 商品属性集合
SADD phones:brand apple huawei xiaomi
SADD phones:color black silver gold
SADD phones:price_range 1000-2000 2000-3000

# 筛选金色的小米手机
SINTER phones:brand:xiaomi phones:color:gold

# 使用管道批量操作
PIPELINE
  SADD user:123:recent_viewed item456
  EXPIRE user:123:recent_viewed 86400
EXEC

八、常见问题解答

Q：Set和List的最大区别是什么？ A：Set自动去重且无序，List保留插入顺序允许重复

Q：SMEMBERS和SSCAN如何选择？ A：小集合用SMEMBERS，大集合（>1万元素）必须用SSCAN

Q：Set集合有长度限制吗？ A：理论最大2^32-1个元素，但实际受内存限制

Q：如何实现集合元素过期？ A：Redis原生不支持元素级过期，可通过以下方案实现： 1. 为每个元素创建带过期时间的String键 2. 使用ZSet通过分数控制过期

ZADD set_with_ttl <timestamp> member
ZREMRANGEBYSCORE set_with_ttl -inf <current_timestamp>

通过合理使用Redis Set集合，可以高效解决许多需要去重和集合运算的场景问题。 “`