03

第 3 章

データ構造（基本編）

この章で学ぶこと

1String 型の操作とアトミックカウンタ

2Hash 型によるオブジェクトの表現

3List 型によるキューとスタック

4Set と Sorted Set の集合操作

5TTL（有効期限）の設定

解説

前セクションの復習

インメモリデータストア

データをメモリ上に保持して高速にアクセスする

キーバリューモデル

キーを指定して値を読み書きする

redis-cli

Redis を操作するコマンドラインツール

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

この章の全体像

String

文字列・数値・バイナリを格納する最も基本的な型

Hash

フィールドと値のペアを持つ、オブジェクト表現向きの型

List

順序付きのコレクション。キューやスタックに使う

Set

一意な値の集合。集合演算が可能

Sorted Set

スコア付きの順序集合。ランキングに使う

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

String 型とは

String 型

Redis で最も基本的なデータ構造

格納できる値: 文字列、数値、バイナリデータ

最大サイズ: 512 MB

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

SET / GET / DEL / EXISTS

$ SET key value$ GET key

SET key valueキーに値を格納する

GET keyキーの値を取得する

DEL key [key ...]キーを削除する

EXISTS keyキーが存在するか確認する（存在数を返す）

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — SET / GET / DEL / EXISTS

目的String 型の基本操作を確認する

操作SET → GET → EXISTS → DEL → GET

確認する
ポイントDEL 後に GET すると nil が返る

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

INCR / DECR / INCRBY — アトミックカウンタ

$ INCR key$ INCRBY key increment

INCR key値を 1 増やす

DECR key値を 1 減らす

INCRBY key increment値を指定した数だけ増やす

キーが存在しなければ 0 から開始する

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — アトミックカウンタ

目的INCR / DECR / INCRBY の動作を確認する

操作INCR → INCR → DECR → INCRBY

確認する
ポイント存在しないキーへの INCR は 0 から開始する

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

MSET / MGET — 複数キーの一括操作

$ MSET key value [key value ...]$ MGET key [key ...]

MSET複数のキーに値を一括設定する

MGET複数のキーの値を一括取得する

1 回の通信で複数のキーを操作できる

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — MSET / MGET

目的複数キーの一括操作を確認する

操作MSET → MGET

確認する
ポイント設定した値が一括で取得できる

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

TTL（有効期限）の概念

TTL（Time To Live）

キーの有効期限

期限が切れたキーは自動的に削除される

セッション情報やキャッシュなど

一定時間で不要になるデータに使う

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

EXPIRE / TTL / PTTL

$ EXPIRE key seconds$ TTL key

EXPIRE key secondsキーの有効期限を秒単位で設定する

TTL key残り有効期限を秒単位で返す（-1: 期限なし、-2: キーなし）

PTTL key残り有効期限をミリ秒単位で返す

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — TTL の設定と確認

目的TTL の設定と期限切れの動作を確認する

操作SET → EXPIRE → TTL → 待機 → GET

確認する
ポイント期限切れ後に GET すると nil が返る

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

Hash 型とは

Hash 型

フィールドと値のペアの集合

1 つのキーの中に複数のフィールドを持てる

ユーザー情報のようなオブジェクトの表現に適している

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

HSET / HGET / HGETALL / HDEL

$ HSET key field value [field value ...]$ HGETALL key

HSETフィールドに値を設定する

HGETフィールドの値を取得する

HGETALLすべてのフィールドと値を取得する

HDELフィールドを削除する

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — Hash 型の基本操作

目的Hash 型の基本操作を確認する

操作HSET → HGET → HGETALL → HDEL

確認する
ポイントフィールド単位での読み書きと削除

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

HMGET / HINCRBY

$ HMGET key field [field ...]$ HINCRBY key field increment

HMGET複数フィールドの値を一括取得する

HINCRBYフィールドの値を指定した数だけ増やす

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

String + JSON vs Hash の比較

String + JSON

1 フィールドだけ更新したい場合も全体を読み書きする必要がある

Hash

フィールド単位で読み書きできる

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

図解

String に JSON を格納する方法との比較

age だけを更新したい場合の手順の違い

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

List 型とは

List 型

順序付きの文字列コレクション

先頭と末尾の両方から要素を追加・取得できる

キュー（FIFO）やスタック（LIFO）として使える

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

図解

キューとスタックの構造

追加と取り出しの方向の組み合わせで動作が変わる

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

LPUSH / RPUSH / LPOP / RPOP

$ RPUSH key element [element ...]$ LPOP key

LPUSH / RPUSH先頭 / 末尾に要素を追加する

LPOP / RPOP先頭 / 末尾の要素を取り出す（削除される）

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

LRANGE / LLEN / LINDEX

$ LRANGE key start stop

LRANGE key start stop指定範囲の要素を取得する（削除しない）

LLEN keyリストの要素数を返す

LINDEX key index指定位置の要素を取得する

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — List 型の操作とキューの実現

目的List 型の操作とキュー（FIFO）の動作を確認する

実行する
コマンド

$ RPUSH tasks "task1" "task2" "task3"$ LPOP tasks

確認する
ポイント先に入れた要素が先に取り出される（FIFO）

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

ブロッキングポップ — BRPOP / BLPOP

ブロッキングポップ

リストに要素が追加されるまで待機する

BLPOP key [key ...] timeout

先頭から取り出す（待機あり）

BRPOP key [key ...] timeout

末尾から取り出す（待機あり）

timeout に 0 を指定すると無期限に待機する

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

Set 型とは

Set 型

一意な値の順序なし集合

同じ値を複数回追加しても 1 つだけ保持される

和集合・積集合・差集合の集合演算ができる

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

SADD / SMEMBERS / SISMEMBER / SREM

$ SADD key member [member ...]$ SMEMBERS key

SADD要素を追加する

SMEMBERSすべての要素を取得する

SISMEMBER要素が含まれるか確認する（1: あり、0: なし）

SREM要素を削除する

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

SUNION / SINTER / SDIFF — 集合演算

$ SINTER key [key ...]

SUNION和集合（いずれかに含まれる要素）

SINTER積集合（すべてに共通する要素）

SDIFF差集合（最初の集合にだけ含まれる要素）

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — Set 型の操作と集合演算

目的Set 型の基本操作と集合演算を確認する

実行する
コマンド

$ SADD tag:redis "user1" "user2" "user3"$ SINTER tag:redis tag:nosql

確認する
ポイント重複排除と集合演算の動作

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

Sorted Set 型とは

Sorted Set 型

スコア付きの一意な要素の集合

要素はスコアの昇順で自動的にソートされる

ランキングやリーダーボードの実現に適している

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

コマンド

ZADD / ZRANGE / ZRANK / ZSCORE

$ ZADD key score member [score member ...]$ ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

ZADDスコア付きで要素を追加する

ZRANGEスコア昇順で範囲取得する

ZRANK要素の順位を返す（0 始まり、昇順）

ZSCORE要素のスコアを返す

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

実演

実演 — Sorted Set でランキング

目的Sorted Set によるランキングの動作を確認する

実行する
コマンド

$ ZADD leaderboard 100 "Alice" 250 "Bob"$ ZRANGE leaderboard 0 -1 REV WITHSCORES

確認する
ポイントスコアの順序で自動ソートされる

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

解説

Set と Sorted Set の使い分け

Set を選ぶ場面

順序が不要で、一意性の管理や集合演算が目的

Sorted Set を選ぶ場面

スコアによる順序が必要（ランキング、優先度付きキュー）

Sorted Set は Set より多くのメモリを消費する

スコア分

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

この章のまとめ

✓String — 基本的な値の格納、アトミックカウンタ、一括操作

✓Hash — フィールド単位の読み書き、オブジェクトの表現

✓List — 順序付きコレクション、キュー / スタック

✓Set — 一意な値の管理、集合演算

✓Sorted Set — スコア付き順序集合、ランキング

✓TTL — キーの有効期限の設定と自動削除

次章: データ構造（応用編）

復習

全体像

String

TTL

Hash

List

Set

Sorted Set

まとめ

データ構造（基本編）

前セクションの復習

この章の全体像

5 つの基本データ構造

String 型とは

SET / GET / DEL / EXISTS

実演 — SET / GET / DEL / EXISTS

INCR / DECR / INCRBY — アトミックカウンタ

実演 — アトミックカウンタ

MSET / MGET — 複数キーの一括操作

実演 — MSET / MGET

TTL（有効期限）の概念

EXPIRE / TTL / PTTL

実演 — TTL の設定と確認

Hash 型とは

HSET / HGET / HGETALL / HDEL

実演 — Hash 型の基本操作

HMGET / HINCRBY

String + JSON vs Hash の比較

String に JSON を格納する方法との比較

List 型とは

キューとスタックの構造

LPUSH / RPUSH / LPOP / RPOP

LRANGE / LLEN / LINDEX

実演 — List 型の操作とキューの実現

ブロッキングポップ — BRPOP / BLPOP

Set 型とは

SADD / SMEMBERS / SISMEMBER / SREM

SUNION / SINTER / SDIFF — 集合演算

Set 型の集合演算

実演 — Set 型の操作と集合演算

Sorted Set 型とは

ZADD / ZRANGE / ZRANK / ZSCORE

実演 — Sorted Set でランキング

Set と Sorted Set の使い分け

この章のまとめ