Redis数据结构及使用

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Redis命令

Redis 根据命令所操作对象的不同，可以分为三大类：对 Redis 进行基础性操作的命令，对 Key 的操作命令，对 Value 的操作命令。

Redis 基本命令

首先通过 redis-cli 命令进入到 Redis 命令行客户端，然后再运行下面的命令。

心跳命令 ping

键入 ping 命令，会看到 PONG 响应，则说明该客户端与 Redis 的连接是正常的。该命令亦称为心跳命令。

读写键值命令

set key value 会将指定 key-value 写入到 DB。get key 则会读取指定 key 的 value 值。

DB 切换 select

Redis 默认有 16 个数据库。这个在 Redis Desktop Manager（RDM）图形客户端中可以直观地看到。

默认使用的是 0 号 DB，可以通过 select db 索引来切换 DB。例如，如下命令会切换到DB3，并会将 age-23 写入到 DB3 中。

select 3
set age 23
get age

并且这个结果在 RDM 中是可以直观地看到的。

查看 key 数量 dbsize

dbsize 命令可以查看当前数据库中 key 的数量。

删除当前库中数据 flushdb

flushdb 命令仅仅删除的是当前数据库中的数据，不影响其它库。

删除所有库中数据命令 flushall

flushall 命令可以删除所有库中的所有数据。所以该命令的使用一定要慎重。

退出客户端命令

使用 exit 或 quit 命令均可退出 Redis 命令行客户端。

Key 操作命令

Redis 中存储的数据整体是一个 Map，其 key 为 String 类型，而 value 则可以是 String、Hash 表、List、Set 等类型。

keys

格式：KEYS pattern

功能：查找所有符合给定模式 pattern 的 key，pattern 为正则表达式。

说明：KEYS 的速度非常快，但在一个大的数据库中使用它可能会阻塞当前服务器的服务。所以生产环境中一般不使用该命令。

exists

格式：EXISTS key

功能：检查给定 key 是否存在。

说明：若 key 存在，返回 1 ，否则返回 0 。

del

格式：DEL key [key ...]

功能：删除给定的一个或多个 key 。不存在的 key 会被忽略。

说明：返回被删除 key 的数量。

rename

格式：RENAME key newkey

功能：将 key 改名为 newkey。

说明：当 key 和 newkey 相同，或者 key 不存在时，返回一个错误。当 newkey 已经存在时， RENAME 命令将覆盖旧值。改名成功时提示 OK ，失败时候返回一个错误。

move

格式：MOVE key db

功能：将当前数据库的 key 移动到给定的数据库 db 当中。

说明：如果当前数据库(源数据库)和给定数据库(目标数据库)有相同名字的给定 key ，或者 key 不存在于当前数据库，那么 MOVE 没有任何效果。移动成功返回 1 ，失败则返回 0 。

type

格式：TYPE key

功能：返回 key 所储存的值的类型。

说明：返回值有以下六种

• none (key 不存在)
• string (字符串)
• list (列表)
• set (集合)
• zset (有序集)
• hash (哈希表)

expire 与 pexpire

格式：EXPIRE key seconds

功能：为给定 key 设置生存时间。当 key 过期时(生存时间为 0)，它会被自动删除。expire 的时间单位为秒，pexpire 的时间单位为毫秒。在 Redis 中，带有生存时间的 key被称为"易失的"(volatile)。

说明：生存时间设置成功返回 1。若 key 不存在时返回 0 。rename 操作不会改变 key的生存时间。

ttl 与 pttl

格式：TTL key

功能：TTL, time to live，返回给定 key 的剩余生存时间。

说明：其返回值存在三种可能：

• 当 key 不存在时，返回 -2 。
• 当 key 存在但没有设置剩余生存时间时，返回 -1 。
• 否则，返回 key 的剩余生存时间。ttl 命令返回的时间单位为秒，而 pttl 命令返回的时间单位为毫秒。

persist

格式：PERSIST key

功能：去除给定 key 的生存时间，将这个 key 从"易失的"转换成"持久的"。

说明：当生存时间移除成功时，返回 1；若 key 不存在或 key 没有设置生存时间，则返回 0。

randomkey

格式：RANDOMKEY

功能：从当前数据库中随机返回(不删除)一个 key。

说明：当数据库不为空时，返回一个 key。当数据库为空时，返回 nil。

String 型 Value

Redis 存储数据的 Value 可以是一个 String 类型数据。String 类型的 Value 是 Redis 中最基本，最常见的类型。String 类型的 Value 中可以存放任意数据，包括数值型，甚至是二进制的图片、音频、视频、序列化对象等。一个 String 类型的 Value 最大是 512M 大小。

set

格式：SET key value [EX seconds | PX milliseconds] [NX|XX]

功能：SET 除了可以直接将 key 的值设为 value 外，还可以指定一些参数。

• EX seconds：为当前 key 设置过期时间，单位秒。等价于 SETEX 命令。
• PX milliseconds：为当前 key 设置过期时间，单位毫秒。等价于 PSETEX 命令。
• NX：指定的 key 不存在才会设置成功，用于添加指定的 key。等价于 SETNX 命令。
• XX：指定的 key 必须存在才会设置成功，用于更新指定 key 的 value。

说明：如果 value 字符串中带有空格，则该字符串需要使用双引号或单引号引起来，否则会认为 set 命令的参数数量不正确，报错。

setex 与 psetex

格式：SETEX/PSETEX key seconds value

功能：set expire，其不仅为 key 指定了 value，还为其设置了生存时间。setex 的单位为秒，psetex 的单位为毫秒。

说明：如果 key 已经存在， 则覆写旧值。该命令类似于以下两个命令，不同之处是，SETEX 是一个原子性操作，关联值和设置生存时间两个动作会在同一时间内完成，该命令在 Redis 用作缓存时，非常实用。

SET key value

EXPIRE key seconds # 设置生存时间

setnx

格式：SETNX key value

功能：SET if Not eXists，将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在。若给定的 key已经存在，则 SETNX 不做任何动作。成功，返回 1，否则，返回 0。

说明：该命令等价于 set key value nx

getset

格式：GETSET key value

功能：将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值。

说明：当 key 存在但不是字符串类型时，返回一个错误；当 key 不存在时，返回 nil 。

mset 与 msetnx

格式：MSET/MSETNX key value [key value ...]

功能：同时设置一个或多个 key-value 对。

说明：如果某个给定 key 已经存在，那么 MSET 会用新值覆盖原来的旧值，如果这不是你所希望的效果，请考虑使用 MSETNX 命令：它只会在所有给定 key 都不存在的情况下进行设置操作。MSET/MSETNX 是一个原子性(atomic)操作，所有给定 key 都会在同一时间内被设置，某些给定 key 被更新而另一些给定 key 没有改变的情况不可能发生。该命令永不失败。

mget

格式：MGET key [key ...]

功能：返回所有(一个或多个)给定 key 的值。

说明：如果给定的 key 里面，有某个 key 不存在，那么这个 key 返回特殊值 nil 。因此，该命令永不失败。

append

格式：APPEND key value

功能：如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将 value 追加到 key 原来的值的末尾。如果 key 不存在， APPEND 就简单地将给定 key 设为 value ，就像执行 SET key value 一样。

说明：追加 value 之后， key 中字符串的长度。

incr 与 decr

格式：INCR key 或 DECR key

功能：

increment，自动递增。将 key 中存储的数字值增一。

decrement，自动递减。将 key 中存储的数字值减一。

说明：如果 key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0，然后再执行增一/减一操作。如果值不能表示为数字，那么返回一个错误提示。如果执行正确，则返回增一/减一后的值。

incrby 与 decrby

格式：INCRBY key increment 或 DECRBY key decrement

功能：将 key 中存储的数字值增加/减少指定的数值，这个数值只能是整数，可以是负数，但不能是小数。

说明：如果 key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0，然后再执行增/减操作。如果值不能表示为数字，那么返回一个错误提示。如果执行正确，则返回增/减后的值。

incrbyfloat

格式：INCRBYFLOAT key increment

功能：为 key 中所储存的值加上浮点数增量 increment 。

说明：与之前的说明相同。没有 decrbyfloat 命令，但 increment 为负数可以实现减操作效果。

strlen

格式：STRLEN key

功能：返回 key 所储存的字符串值的长度。

说明：当 key 储存的不是字符串值时，返回一个错误；当 key 不存在时，返回 0 。

getrange

格式：GETRANGE key start end

功能：返回 key 中字符串值的子字符串，字符串的截取范围由 start 和 end 两个偏移量决定，包括 start 和 end 在内。

说明：end 必须要比 start 大。支持负数偏移量，表示从字符串最后开始计数，-1 表示最后一个字符，-2 表示倒数第二个，以此类推。

setrange

格式：SETRANGE key offset value

功能：用 value 参数替换给定 key 所储存的字符串值 str，从偏移量 offset 开始。

说明：当 offset 值大于 str 长度时，中间使用零字节\x00 填充，即 0000 0000 字节填充；对于不存在的 key 当作空串处理。

典型应用场景

Value 为 String 类型的应用场景很多，这里仅举这种典型应用场景的例子：

数据缓存

Redis 作为数据缓存层，MySQL 作为数据存储层。应用服务器首先从 Redis 中获取数据，如果缓存层中没有，则从 MySQL 中获取后先存入缓存层再返回给应用服务器。

计数器

在 Redis 中写入一个 value 为数值型的 key 作为平台计数器、视频播放计数器等。每个有效客户端访问一次，或视频每播放一次，都是直接修改 Redis 中的计数器，然后再以异步方式持久化到其它数据源中，例如持久化到 MySQL。

共享 Session

对于一个分布式应用系统，如果将类似用户登录信息这样的 Session 数据保存在提供登录服务的服务器中，那么如果用户再次提交像收藏、支付等请求时可能会出现问题：在提供收藏、支付等服务的服务器中并没有该用户的 Session 数据，从而导致该用户需要重新登录。对于用户来说，这是不能接受的。 此时，可以将系统中所有用户的 Session 数据全部保存到 Redis 中，用户在提交新的请求后，系统先从 Redis 中查找相应的 Session 数据，如果存在，则再进行相关操作，否则跳转到登录页面。这样就不会引发"重新登录"问题。

限速器

现在很多平台为了防止 DoS（Denial of Service，拒绝服务）攻击，一般都会限制一个 IP不能在一秒内访问超过 n 次。而 Redis 可以可以结合 key 的过期时间与 incr 命令来完成限速功能，充当限速器。 注意，其无法防止 DDoS（Distributed Denial of Service，分布式拒绝服务）攻击。

// 客户端每提交一次请求，都会执行下面的代码
// 等价于 set 192.168.192.55 1 ex 60 nx
// 指定新 ip 作为 key 的缓存过期时间为 60 秒
Boolean isExists = redis.set(ip, 1, "EX 60", "NX");
if(isExists != null || redis.incr(ip) <= 5) {
 // 通过
} else {
// 限流
}

Hash 型 Value

Redis 存储数据的 Value 可以是一个 Hash 类型。Hash 类型也称为 Hash 表、字典等。

Hash 表就是一个映射表 Map，也是由键-值对构成，为了与整体的 key 进行区分，这里的键称为 field，值称为 value。注意，Redis 的 Hash 表中的 field-value 对均为 String 类型。

hset

格式：HSET key field value

功能：将哈希表 key 中的域 field 的值设为 value 。

说明：如果 key 不存在，一个新的哈希表被创建并进行 HSET 操作。如果域 field 已经存在于哈希表中，旧值将被覆盖。如果 field 是哈希表中的一个新建域，并且值设置成功，返回 1 。如果哈希表中域 field 已经存在且旧值已被新值覆盖，返回 0 。

hget

格式：HGET key field

功能：返回哈希表 key 中给定域 field 的值。

说明：当给定域不存在或是给定 key 不存在时，返回 nil 。

hmset

格式：HMSET key field value [field value ...]

功能：同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中。

说明：此命令会覆盖哈希表中已存在的域。如果 key 不存在，一个空哈希表被创建并执行 HMSET 操作。如果命令执行成功，返回 OK 。当 key 不是哈希表(hash)类型时，返回一个错误。

hmget

格式：HMGET key field [field ...]

功能：按照给出顺序返回哈希表 key 中一个或多个域的值。

说明：如果给定的域不存在于哈希表，那么返回一个 nil 值。因为不存在的 key 被当作一个空哈希表来处理，所以对一个不存在的 key 进行 HMGET 操作将返回一个只带有 nil 值的表。

hgetall

格式：HGETALL key

功能：返回哈希表 key 中所有的域和值。

说明：在返回值里，紧跟每个域名(field name)之后是域的值(value)，所以返回值的长度是哈希表大小的两倍。若 key 不存在，返回空列表。若 key 中包含大量元素，则该命令可能会阻塞 Redis 服务。所以生产环境中一般不使用该命令。

hsetnx

格式：HSETNX key field value

功能：将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在。

说明：若域 field 已经存在，该操作无效。如果 key 不存在，一个新哈希表被创建并执行 HSETNX 命令。

hdel

格式：HDEL key field [field ...]

功能：删除哈希表 key 中的一个或多个指定域，不存在的域将被忽略。

说明：返回被成功移除的域的数量，不包括被忽略的域。

hexits

格式：HEXISTS key field

功能：查看哈希表 key 中给定域 field 是否存在。

说明：如果哈希表含有给定域，返回 1 。如果不含有给定域，或 key 不存在，返回 0 。

hincrby 与 hincrbyfloat

格式：HINCRBY key field increment

功能：为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 increment 。hincrby 命令只能增加整数值，而 hincrbyfloat 可以增加小数值。

说明：增量也可以为负数，相当于对给定域进行减法操作。如果 key 不存在，一个新的哈希表被创建并执行 HINCRBY 命令。如果域 field 不存在，那么在执行命令前，域的值被初始化为 0。对一个储存字符串值的域 field 执行 HINCRBY 命令将造成一个错误。

hkeys 与 hvals

格式：HKEYS key 或 HVALS key

功能：返回哈希表 key 中的所有域/值。

说明：当 key 不存在时，返回一个空表。

hlen

格式：HLEN key

功能：返回哈希表 key 中域的数量。

说明：当 key 不存在时，返回 0 。

hstrlen

格式：HSTRLEN key field

功能：返回哈希表 key 中， 与给定域 field 相关联的值的字符串长度（string length）。

说明：如果给定的键或者域不存在， 那么命令返回 0 。

应用场景

Hash 型 Value 非常适合存储对象数据。key 为对象名称，value 为描述对象属性的 Map，对对象属性的修改在 Redis 中就可直接完成。其不像 String 型 Value 存储对象，那个对象是序列化过的，例如序列化为 JSON 串，对对象属性值的修改需要先反序列化为对象后再修改，修改后再序列化为 JSON 串后写入到 Redis。

List 型 Value

Redis 存储数据的 Value 可以是一个 String 列表类型数据。即该列表中的每个元素均为String 类型数据。列表中的数据会按照插入顺序进行排序。不过，该列表的底层实际是一个无头节点的双向链表，所以对列表表头与表尾的操作性能较高，但对中间元素的插入与删除的操作的性能相对较差。

lpush/rpush

格式：LPUSH key value [value ...] 或 RPUSH key value [value ...]

功能：将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表头/表尾（表头在左表尾在右）

说明：如果有多个 value 值，对于 lpush 来说，各个 value 会按从左到右的顺序依次插入到表头；对于 rpush 来说，各个 value 会按从左到右的顺序依次插入到表尾。如果 key不存在，一个空列表会被创建并执行操作。当 key 存在但不是列表类型时，返回一个错误。执行成功时返回列表的长度。

llen

格式：LLEN key

功能：返回列表 key 的长度。

说明：如果 key 不存在，则 key 被解释为一个空列表，返回 0 。如果 key 不是列表类型，返回一个错误。

lindex

格式：LINDEX key index

功能：返回列表 key 中，下标为 index 的元素。列表从 0 开始计数。

说明：如果 index 参数的值不在列表的区间范围内(out of range)，返回 nil 。

lset

格式：LSET key index value

功能：将列表 key 下标为 index 的元素的值设置为 value 。

说明：当 index 参数超出范围，或对一个空列表（key 不存在）进行 LSET 时，返回一个错误。

lrange

格式：LRANGE key start stop

功能：返回列表 key 中指定区间[start, stop]内的元素，即包含两个端点。

说明：List 的下标从 0 开始，即以 0 表示列表的第一个元素，以 1 表示列表的第二个元素，以此类推。也可以使用负数下标，以 -1 表示列表的最后一个元素， -2 表示列表的倒数第二个元素，以此类推。超出范围的下标值不会引起错误。如果 start 下标比列表的最大下标 还要大，那么 LRANGE 返回一个空列表。如果 stop 下标比最大下标 还要大，Redis 将 stop 的值设置为最大下标。

lpushx 与 rpushx

格式：LPUSHX key value 或 RPUSHX key value

功能：将值 value 插入到列表 key 的表头/表尾，当且仅当 key 存在并且是一个列表。

说明：当 key 不存在时，命令什么也不做。若执行成功，则输出表的长度。

linsert

格式：LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value

功能：将值 value 插入到列表 key 当中，位于元素 pivot 之前或之后。

说明：当 pivot 元素不存在于列表中时，不执行任何操作，返回-1；当 key 不存在时，key 被视为空列表，不执行任何操作，返回 0；如果 key 不是列表类型，返回一个错误；如果命令执行成功，返回插入操作完成之后，列表的长度。

lpop / rpop

格式：LPOP key [count] 或 RPOP key [count]

功能：从列表 key 的表头/表尾移除 count 个元素，并返回移除的元素。count 默认值 1

说明：当 key 不存在时，返回 nil

blpop / brpop

格式：BLPOP key [key ...] timeout 或 BRPOP key [key ...] timeout

功能：BLPOP/BRPOP 是列表的阻塞式(blocking)弹出命令。它们是 LPOP/RPOP 命令的阻塞版本，当给定列表内没有任何元素可供弹出的时候，连接将被 BLPOP/BRPOP 命令阻塞，直到等待 timeout 超时或发现可弹出元素为止。当给定多个 key 参数时，按参数 key的先后顺序依次检查各个列表，弹出第一个非空列表的头元素。timeout 为阻塞时长，单位为秒，其值若为 0，则表示只要没有可弹出元素，则一直阻塞。

说明：假如在指定时间内没有任何元素被弹出，则返回一个 nil 和等待时长。反之，返回一个含有两个元素的列表，第一个元素是被弹出元素所属的 key ，第二个元素是被弹出元素的值。

lrem

格式：LREM key count value

功能：根据参数 count 的值，移除列表中与参数 value 相等的元素。count 的值可以是以下几种：

• count > 0 : 从表头开始向表尾搜索，移除与 value 相等的元素，数量为 count 。
• count < 0 : 从表尾开始向表头搜索，移除与 value 相等的元素，数量为 count 的绝对值。
• count = 0 : 移除表中所有与 value 相等的值。

说明：返回被移除元素的数量。当 key 不存在时， LREM 命令返回 0 ，因为不存在的 key 被视作空表(empty list)。

ltrim

格式：LTRIM key start stop

功能：对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除。

说明：下标(index)参数 start 和 stop 都以 0 为底，也就是说，以 0 表示列表的第一个元素，以 1 表示列表的第二个元素，以此类推。也可以使用负数下标，以 -1 表示列表的最后一个元素， -2 表示列表的倒数第二个元素，以此类推。当 key 不是列表类型时，返回一个错误。如果 start 下标比列表的最大下标 end ( LLEN list 减去 1 )还要 大，或者 start > stop ， LTRIM 返回一个空列表，因为 LTRIM 已经将整个列表清空。如果 stop 下标比 end 下标还要大，Redis 将 stop 的值设置为 end 。

应用场景

Value 为 List 类型的应用场景很多，主要是通过构建不同的数据结构来实现相应的业务功能。这里仅对这些数据结构的实现方式进行总结，不举具体的例子。

栈

通过 lpush + lpop 可以实现栈数据结构效果：先进后出。通过 lpush 从列表左侧插入数据，通过 lpop 从列表左侧取出数据。当然，通过 rpush + rpop 也可以实现相同效果，只不过操作的是列表右侧。

队列

通过 lpush + rpop 可以实现队列数据结构效果：先进先出。通过 lpush 从列表左侧插入数据，通过 rpop 从列表右侧取出数据。当然，通过 rpush + lpop 也可以实现相同效果，只不过操作的方向正好相反。

阻塞式消息队列

通过 lpush + brpop 可以实现阻塞式消息队列效果。作为消息生产者的客户端使用 lpush从列表左侧插入数据，作为消息消费者的多个客户端使用 brpop 阻塞式"抢占"列表尾部数据进行消费，保证了消费的负载均衡与高可用性。brpop 的 timeout 设置为 0，表示只要没有数据可弹出，就永久阻塞。

Set 型 Value

Redis 存储数据的 Value 可以是一个 Set 集合，且集合中的每一个元素均 String 类型。Set与 List 非常相似，但不同之处是 Set 中的元素具有无序性与不可重复性，而 List 则具有有序性与可重复性。

Redis 中的 Set 集合与 Java 中的 Set 集合的实现相似，其底层都是 value 为 null 的 hash表。也正因为此，才会引发无序性与不可重复性。

sadd

格式：SADD key member [member ...]

功能：将一个或多个 member 元素加入到集合 key 当中，已经存在于集合的 member 元素将被忽略。

说明：假如 key 不存在，则创建一个只包含 member 元素作成员的集合。当 key 不是集合类型时，返回一个错误。

smembers

格式：SMEMBERS key

功能：返回集合 key 中的所有成员。

说明：不存在的 key 被视为空集合。若 key 中包含大量元素，则该命令可能会阻塞 Redis服务。所以生产环境中一般不使用该命令。

scard

格式：SCARD key

功能：返回 Set 集合的长度

说明：当 key 不存在时，返回 0 。

sismember

格式：SISMEMBER key member

功能：判断 member 元素是否集合 key 的成员。

说明：如果 member 元素是集合的成员，返回 1 。如果 member 元素不是集合的成员，或 key 不存在，返回 0 。

srem

格式：SREM key member [member ...]

功能：移除集合 key 中的一个或多个 member 元素，不存在的 member 元素会被忽略，且返回成功移除的元素个数。

说明：当 key 不是集合类型，返回一个错误。

srandmember

格式：SRANDMEMBER key [count]

功能：返回集合中的 count 个随机元素。count 默认值为 1。

说明：若 count 为正数，且小于集合长度，那么返回一个包含 count 个元素的数组，数组中的元素各不相同。如果 count 大于等于集合长度，那么返回整个集合。如果count 为负数，那么返回一个包含 count 绝对值个元素的数组，但数组中的元素可能会出现重复。

spop

格式：SPOP key [count]

功能：移除并返回集合中的 count 个随机元素。count 必须为正数，且默认值为 1。

说明：如果 count 大于等于集合长度，那么移除并返回整个集合。

sdiff / sdiffstore

格式：SDIFF key [key ...] 或 SDIFFSTORE destination key [key ...]

功能：返回第一个集合与其它集合之间的差集。差集，difference。

说明：这两个命令的不同之处在于，sdiffstore 不仅能够显示差集，还能将差集存储到指定的集合 destination 中。如果 destination 集合已经存在，则将其覆盖。不存在的 key 被视为空集。

sinter / sinterstore

格式：SINTER key [key ...] 或 SINTERSTORE destination key [key ...]

功能：返回多个集合间的交集。交集，intersection。

说明：这两个命令的不同之处在于，sinterstore 不仅能够显示交集，还能将交集存储到指定的集合 destination 中。如果 destination 集合已经存在，则将其覆盖。不存在的 key 被视为空集。

sunion / sunionstore

格式：SUNION key [key ...] 或 SUNIONSTORE destination key [key ...]

功能：返回多个集合间的并集。并集，union。

说明：这两个命令的不同之处在于，sunionstore 不仅能够显示并集，还能将并集存储到指定的集合 destination 中。如果 destination 集合已经存在，则将其覆盖。不存在的 key 被视为空集。

应用场景

Value 为 Set 类型的应用场景很多，这里对这些场景仅进行总结。

动态黑白名单

例如某服务器中要设置用于访问控制的黑名单。如果直接将黑名单写入服务器的配置文件，那么存在的问题是，无法动态修改黑名单。此时可以将黑名单直接写入 Redis，只要有客户端来访问服务器，服务器在获取到客户端 IP后先从 Redis的黑名单中查看是否存在该 IP，如果存在，则拒绝访问，否则访问通过。

有限随机数

有限随机数是指返回的随机数是基于某一集合范围内的随机数，例如抽奖、随机选人。通过 spop 或 srandmember 可以实现从指定集合中随机选出元素。

用户画像

社交平台、电商平台等各种需要用户注册登录的平台，会根据用户提供的资料与用户使用习惯，为每个用户进行画像，即为每个用户定义很多可以反映该用户特征的标签，这些标签就可以使用 sadd 添加到该用户对应的集合中。这些标签具有无序、不重复特征。

同时平台还可以使用 sinter/sinterstore 根据用户画像间的交集进行好友推荐、商品推荐、客户推荐等。

有序 Set 型 Value

Redis 存储数据的 Value 可以是一个有序 Set，这个有序 Set 中的每个元素均 String 类型。有序 Set 与 Set 的不同之处是，有序 Set 中的每一个元素都有一个分值 score，Redis 会根据score 的值对集合进行由小到大的排序。其与 Set 集合要求相同，元素不能重复，但元素的score 可以重复。由于该类型的所有命令均是字母 z 开头，所以该 Set 也称为 ZSet。

zadd

格式：ZADD key score member [[score member] [score member] ...]

功能：将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 中的适当位置。

说明：score 值可以是整数值或双精度浮点数。如果 key 不存在，则创建一个空的有序集并执行 ZADD 操作。当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误。如果命令执行成功，则返回被成功添加的新成员的数量，不包括那些被更新的、已经存在的成员。若写入的 member 值已经存在，但 score 值不同，则新的 score 值将覆盖老 score。

zrange 与 zrevrange

格式：ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 或 ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

功能：返回有序集 key 中，指定区间内的成员。zrange 命令会按 score 值递增排序，zrevrange命令会按score递减排序。具有相同 score 值的成员按字典序/逆字典序排列。可以通过使用 WITHSCORES 选项，来让成员和它的 score 值一并返回。

说明：下标参数从 0 开始，即 0 表示有序集第一个成员，以 1 表示有序集第二个成员，以此类推。也可以使用负数下标，-1 表示最后一个成员，-2 表示倒数第二个成员，以此类推。超出范围的下标并不会引起错误。例如，当 start 的值比有序集的最大下标还要大，或是 start > stop 时，ZRANGE 命令只是简单地返回一个空列表。再比如 stop 参数的值比有序集的最大下标还要大，那么 Redis 将 stop 当作最大下标来处理。

若 key 中指定范围内包含大量元素，则该命令可能会阻塞 Redis 服务。所以生产环境中如果要查询有序集合中的所有元素，一般不使用该命令。

zrangebyscore 与 zrevrangebyscore

格式：ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count] ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

功能：返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或max )的成员。有序集成员按 score 值递增/递减次序排列。具有相同 score 值的成员按字典序/逆字典序排列。可选的 LIMIT 参数指定返回结果的数量及区间(就像 SQL 中的SELECT LIMIT offset, count )，注意当 offset 很大时，定位 offset 的操作可能需要遍历整个有序集，此过程效率可能会较低。可选的 WITHSCORES 参数决定结果集是单单返回有序集的成员，还是将有序集成员及其 score 值一起返回。

说明：min 和 max 的取值是正负无穷大的。默认情况下，区间的取值使用闭区间 (小于等于或大于等于)，也可以通过给参数前增加左括号"("来使用可选的开区间 (小于或大于)。

zcard

格式：ZCARD key

功能：返回集合的长度

说明：当 key 不存在时，返回 0 。

zcount

格式：ZCOUNT key min max

功能：返回有序集 key 中，score 值在 min 和 max 之间(默认包括 score 值等于 min 或 max )的成员的数量。

zscore

格式：ZSCORE key member

功能：返回有序集 key 中，成员 member 的 score 值。

说明：如果 member 元素不是有序集 key 的成员，或 key 不存在，返回 nil 。

zincrby

格式：ZINCRBY key increment member

功能：为有序集 key 的成员 member 的 score 值加上增量 increment 。increment 值可以是整数值或双精度浮点数。

说明：可以通过传递一个负数值 increment ，让 score 减去相应的值。当 key 不存在，或 member 不是 key 的成员时， ZINCRBY key increment member 等同于 ZADD key increment member 。当 key 不是有序集类型时，返回一个错误。命令执行成功，则返回 member 成员的新 score 值。

zrank 与 zrevrank

格式：ZRANK key member 或 ZREVRANK key member

功能：返回有序集 key 中成员 member 的排名。zrank 命令会按 score 值递增排序，zrevrank 命令会按 score 递减排序。

说明：score 值最小的成员排名为 0 。如果 member 不是有序集 key 的成员，返回 nil 。

zrem

格式：ZREM key member [member ...]

功能：移除有序集 key 中的一个或多个成员，不存在的成员将被忽略。

说明：当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误。执行成功，则返回被成功移除的成员的数量，不包括被忽略的成员。

zremrangebyrank

格式：ZREMRANGEBYRANK key start stop

功能：移除有序集 key 中，指定排名(rank)区间内的所有成员。

说明：排名区间分别以下标参数 start 和 stop 指出，包含 start 和 stop 在内。排名区间参数从 0 开始，即 0 表示排名第一的成员， 1 表示排名第二的成员，以此类推。也可以使用负数表示，-1 表示最后一个成员，-2 表示倒数第二个成员，以此类推。命令执行成功，则返回被移除成员的数量。

zremrangebyscore

格式：ZREMRANGEBYSCORE key min max

功能：移除有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或max )的成员。

说明：命令执行成功，则返回被移除成员的数量。

zrangebylex

格式：ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count]

功能：该命令仅适用于集合中所有成员都具有相同分值的情况。当有序集合的所有成员都具有相同的分值时，有序集合的元素会根据成员的字典序（lexicographical ordering）来进行排序。即这个命令返回给定集合中元素值介于 min 和 max 之间的成员。如果有序集合里面的成员带有不同的分值， 那么命令的执行结果与 zrange key 效果相同。

说明：合法的 min 和 max 参数必须包含左小括号"("或左中括号"["，其中左小括号"("表示开区间， 而左中括号"["则表示闭区间。min 或 max 也可使用特殊字符"+"和"-"，分别表示正无穷大与负无穷大。

zlexcount

格式：ZLEXCOUNT key min max

功能：该命令仅适用于集合中所有成员都具有相同分值的情况。该命令返回该集合中元素值本身（而非 score 值）介于 min 和 max 范围内的元素数量。

zremrangebylex

格式：ZREMRANGEBYLEX key min max

功能：该命令仅适用于集合中所有成员都具有相同分值的情况。该命令会移除该集合中元素值本身介于 min 和 max 范围内的所有元素。

应用场景

有序 Set 最为典型的应用场景就是排行榜，例如音乐、视频平台中根据播放量进行排序的排行榜；电商平台根据用户评价或销售量进行排序的排行榜等。将播放量作为 score，将作品 id 作为 member，将用户评价积分或销售量作为 score，将商家 id 作为 member。使用zincrby 增加排序 score，使用 zrevrange 获取 Top 前几名，使用 zrevrank 查询当前排名，使用zscore 查询当前排序 score 等。

BitMap

BitMap 简介

BitMap 是 Redis 2.2.0 版本中引入的一种新的数据类型。该数据类型本质上就是一个仅包含 0 和 1 的二进制字符串。而其所有相关命令都是对这个字符串二进制位的操作。用于描述该字符串的属性有三个：key、offset、bitValue。

• key：BitMap 是 Redis 的 key-value 中的一种 Value 的数据类型，所以该 Value 一定有其对应的 key。
• offset：每个 BitMap 数据都是一个字符串，字符串中的每个字符都有其对应的索引，该索引从 0 开始计数。该索引就称为每个字符在该 BitMap 中的偏移量 offset。这个 offset的值的范围是[0，2^32-1]，即该 offset 的最大值为 4G-1，即 4294967295，42 亿多。
• bitValue：每个 BitMap 数据中都是一个仅包含 0 和 1 的二进制字符串，每个 offset 位上的字符就称为该位的值 bitValue。bitValue 的值非 0 即 1。

setbit

格式：SETBIT key offset value

功能：为给定 key 的BitMap 数据的 offset 位置设置值为 value。其返回值为修改前该 offset位置的 bitValue

说明：对于原 BitMap 字符串中不存在的 offset 进行赋值，字符串会自动伸展以确保它可以将 value 保存在指定的 offset 上。当字符串值进行伸展时，空白位置以 0 填充。当然，设置的 value 只能是 0 或 1。不过需要注意的是，对使用较大 offset 的 SETBIT 操作来说，内存分配过程可能造成 Redis 服务器被阻塞。

getbit

格式：GETBIT key offset

功能：对 key 所储存的 BitMap 字符串值，获取指定 offset 偏移量上的位值 bitValue。

说明：当 offset 比字符串值的长度大，或者 key 不存在时，返回 0 。

bitcount

格式：BITCOUNT key [start] [end]

功能：统计给定字符串中被设置为 1 的 bit 位的数量。一般情况下，统计的范围是给定的整个 BitMap 字符串。但也可以通过指定额外的 start 或 end 参数，实现仅对指定字节范围内字符串进行统计，包括 start 和 end 在内。注意，这里的 start 与 end 的单位是字节，不是 bit，并且从 0 开始计数。

说明：start 和 end 参数都可以使用负数值： -1 表示最后一个字节， -2 表示倒数第二个字节，以此类推。另外，对于不存在的 key 被当成是空字符串来处理，因此对一个不存在的 key 进行 BITCOUNT 操作，结果为 0 。

bitpos

格式：BITPOS key bit [start] [end]

功能：返回 key 指定的 BitMap 中第一个值为指定值 bit(非 0 即 1) 的二进制位的位置。pos，即 position，位置。在默认情况下， 命令将检测整个 BitMap，但用户也可以通过可选的 start 参数和 end 参数指定要检测的范围。

说明：start 与 end 的意义与 bitcount 命令中的相同。

bitop

格式：BITOP operation destkey key [key ...]

功能：对一个或多个 BitMap 字符串 key 进行二进制位操作，并将结果保存到 destkey 上。

operation 可以是 AND 、 OR 、 NOT 、 XOR 这四种操作中的任意一种：

• BITOP AND destkey key [key ...] ：对一个或多个 BitMap 执行按位与操作，并将结果保存到 destkey 。
• BITOP OR destkey key [key ...] ：对一个或多个 BitMap 执行按位或操作，并将结果保存到 destkey 。
• BITOP XOR destkey key [key ...] ：对一个或多个 BitMap 执行按位异或操作，并将结果保存到 destkey 。
• BITOP NOT destkey key ：对给定 BitMap 执行按位非操作，并将结果保存到 destkey 。

说明：

• 除了 NOT 操作之外，其他操作都可以接受一个或多个 BitMap 作为输入。
• 除了 NOT 操作外，其他对一个 BitMap 的操作其实就是一个复制。
• 如果参与运算的多个 BitMap 长度不同，较短的 BitMap 会以 0 作为补充位与较长BitMap 运算，且运算结果长度与较长 BitMap 的相同。

应用场景

由于 offset 的取值范围很大，所以其一般应用于大数据量的二值性统计。例如平台活跃用户统计（二值：访问或未访问）、支持率统计（二值：支持或不支持）、员工考勤统计（二值：上班或未上班）、图像二值化（二值：黑或白）等。

不过，对于数据量较小的二值性统计并不适合 BitMap，可能使用 Set 更为合适。当然，具体多少数据量适合使用 Set，超过多少数据量适合使用 BitMap，这需要根据具体场景进行具体分析。

例如，一个平台要统计日活跃用户数量。

如果使用 Set 来统计，只需上线一个用户，就将其用户 ID 写入 Set 集合即可，最后只需统计出 Set 集合中的元素个数即可完成统计。即 Set 集合占用内存的大小与上线用户数量成正比。假设用户 ID 为 m 位 bit 位，当前活跃用户数量为 n，则该 Set 集合的大小最少应该是m*n 字节。

如果使用 BitMap 来统计，则需要先定义出一个 BitMap，其占有的 bit 位至少为注册用户数量。只需上线一个用户，就立即使其中一个 bit 位置 1，最后只需统计出 BitMap 中 1 的个数即可完成统计。即 BitMap 占用内存的大小与注册用户数量成正比，与上线用户数量无关。假设平台具有注册用户数量为 N，则 BitMap 的长度至少为 N 个 bit 位，即 N/8 字节。

何时使用 BitMap 更合适？令 mn 字节 = N/8 字节，即 n = N/8/m = N/(8 m) 时，使用Set 集合与使用 BitMap 所占内存大小相同。以淘宝为例，其用户 ID 长度为 11 位(m)，其注册用户数量为 8 亿(N)，当活跃用户数量为 8 亿/(811) = 0.09 亿 = 9106= 900 万，使用 Set与 BitMap 占用的内存是相等的。但淘宝的日均活跃用户数量为 8 千万，所以淘宝使用 BitMap更合适。

HyperLogLog

HyperLogLog 简介

HyperLogLog 是 Redis 2.8.9 版本中引入的一种新的数据类型，其意义是 hyperlog log，超级日志记录。该数据类型可以简单理解为一个 set 集合，集合元素为字符串。但实际上HyperLogLog 是一种基数计数概率算法，通过该算法可以利用极小的内存完成独立总数的统计。其所有相关命令都是对这个"set 集合"的操作。

HyperLogLog 算法是由法国人 Philippe Flajolet 博士研究出来的，Redis的作者 Antirez 为了纪念 Philippe Flajolet 博士对组合数学和基数计算算法分析的研究，在设计 HyperLogLog 命令的时候使用了 Philippe Flajolet姓名的英文首字母 PF 作为前缀。遗憾的是 Philippe Flajolet 博士于 2011年 3 月 22 日因病在巴黎辞世。

HyperLogLog 算法是一个纯数学算法，我们这里不做研究。

pfadd

格式：PFADD key element [element ...]

功能：将任意数量的元素添加到指定的 HyperLogLog 集合里面。如果内部存储被修改了返回 1，否则返回 0。

pfcount

格式：PFCOUNT key [key ...]

功能：该命令作用于单个 key 时，返回给定 key 的 HyperLogLog 集合的近似基数；该命令作用于多个 key 时，返回所有给定 key 的 HyperLogLog 集合的并集的近似基数；如果key 不存在，则返回 0。

pfmerge

格式：PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...]

功能：将多个 HyperLogLog 集合合并为一个 HyperLogLog 集合，并存储到 destkey 中，合并后的 HyperLogLog 的基数接近于所有 sourcekey 的 HyperLogLog 集合的并集。

应用场景

HyperLogLog 可对数据量超级庞大的日志数据做不精确的去重计数统计。当然，这个不精确的度在 Redis 官方给出的误差是 0.81%。这个误差对于大多数超大数据量场景是被允许的。对于平台上每个页面每天的 UV 数据，非常适合使用 HyperLogLog 进行记录。

Geospatial

Geospatial 简介

Geospatial，地理空间。

Redis 在 3.2 版本中引入了 Geospatial 这种新的数据类型。该类型本质上仍是一种集合，只不过集合元素比较特殊，是一种由三部分构成的数据结构，这种数据结构称为空间元素：

• 经度：longitude。有效经度为[-180，180]。正的表示东经，负的表示西经。
• 纬度：latitude。有效纬度为[-85.05112878，85.05112878]。正的表示北纬，负的表示南纬。
• 位置名称：为该经纬度所标注的位置所命名的名称，也称为该 Geospatial 集合的空间元素名称。

通过该类型可以设置、查询某地理位置的经纬度，查询某范围内的空间元素，计算两空间元素间的距离等。

geoadd

格式：GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]

功能：将一到多个空间元素添加到指定的空间集合中。

说明：当用户尝试输入一个超出范围的经度或者纬度时，该命令会返回一个错误。

geopos

格式：GEOPOS key member [member ...]

功能：从指定的地理空间中返回指定元素的位置，即经纬度。

说明：因为 该命令接受可变数量元素作为输入，所以即使用户只给定了一个元素，命令也会返回数组。

geodist

格式：GEODIST key member1 member2 [unit]

功能：返回两个给定位置之间的距离。其中 unit 必须是以下单位中的一种：

• m ：米，默认
• km ：千米
• mi ：英里
• ft：英尺

说明：如果两个位置之间的其中一个不存在， 那么命令返回空值。另外，在计算距离时会假设地球为完美的球形， 在极限情况下， 这一假设最大会造成 0.5% 的误差。

geohash

格式：GEOHASH key member [member ...]

功能：返回一个或多个位置元素的 Geohash 值。

说明：GeoHash 是一种地址编码方法。他能够把二维的空间经纬度数据编码成一个字符串。该值主要用于底层应用或者调试， 实际中的作用并不大。

georadius

格式：GEORADIUS key longitude latitude radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [ASC|DESC] [COUNT count]

功能：以给定的经纬度为中心，返回指定地理空间中包含的所有位置元素中，与中心距离不超过给定半径的元素。返回时还可携带额外的信息：

• WITHCOORD ：将位置元素的经维度也一并返回。
• WITHDIST ：在返回位置元素的同时，将位置元素与中心之间的距离也一并返回。距离的单位和用户给定的范围单位保持一致。
• WITHHASH：将位置元素的 Geohash 也一并返回，不过这个 hash 以整数形式表示

命令默认返回未排序的位置元素。 通过以下两个参数，用户可以指定被返回位置元素的排序方式：

• ASC ：根据中心的位置，按照从近到远的方式返回位置元素。
• DESC ：根据中心的位置，按照从远到近的方式返回位置元素。

说明：在默认情况下， 该命令会返回所有匹配的位置元素。虽然用户可以使用 COUNT 选项去获取前 N 个匹配元素，但因为命令在内部可能会需要对所有被匹配的元素进行处理，所以在对一个非常大的区域进行搜索时，即使使用 COUNT 选项去获取少量元素，该命令的执行速度也可能会非常慢。

georadiusbymember

格式：GEORADIUSBYMEMBER key member radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [ASC|DESC] [COUNT count]

功能：这个命令和 GEORADIUS 命令一样，都可以找出位于指定范围内的元素，但该命令的中心点是由位置元素形式给定的，而不是像 GEORADIUS 那样，使用输入的经纬度来指定中心点。

说明：返回结果中也是包含中心点位置元素的

应用场景

Geospatial 的意义是地理位置，所以其主要应用地理位置相关的计算。例如，微信发现中的"附近"功能，添加朋友中"雷达加朋友"功能；QQ 动态中的"附近"功能；钉钉中的"签到"功能等。