Redis相关命令详解

string（字符串）：是一个安全的二进制字符串。

list（双端队列，链表）：有序（插入有序）。

hash（散列表）：对顺序不关注，field是唯一的。

set（无序集合）：对顺序不关注，里面的值都是唯一的。

zset（有序集合）：对顺序是关注的，里面的值是唯一的，根据member来确定唯一，根据score来确定有序。

redis是一个内存数据库：到底是运行速度快，还是要存储效率高？当数据量少的时候，存储效率高为主。当数据量看多的时候，运行速度快。

二、string

1、重要知识

string作为字符数组，该字符串是动态字符串row，当字符串长度小于1M时，加倍扩容；超过1M每次只多扩容1M，字符串最大长度为512M。

字符串长度小于等于 20 且能转成整数，则使用 int 存储；字符串长度小于等于 44，则使用 embstr 存储；字符串长度大于 44，则使用 raw 存储；

注意：redis字符串是二进制安全字符串，可以存储图片，二进制协议等二进制数据。

2、基础命令

cpp 复制代码

1、# 设置 key 的 value 值
SET key val

2、# 获取 key 的 value
GET key

3、# 执行原子加一的操作
INCR key

4、# 执行原子加一个整数的操作
INCRBY key increment

5、# 执行原子减一的操作
DECR key

6、# 执行原子减一个整数的操作
DECRBY key decrement

7、# 如果key不存在，这种情况下等同SET命令。 当key存在时，什么也不做
# set Not eXist ok 这个命令是否执行了 0,1 是不是操作结果是不是成功
SETNX key value

8、# 删除 key val 键值对
DEL key

9、# 设置或者清空key的value(字符串)在offset处的bit值。 setbit embstr raw int
# 动态字符串 能够节约内存
SETBIT key offset value

10、# 返回key对应的string在offset处的bit值
GETBIT key offset

11、# 统计字符串被设置为1的bit数.
BITCOUNT key

下面举一些例子：

cpp 复制代码

1、SET teacher King

2、GET teacher       这里会返回：King

//下面是统计阅读量,增加统计量,减少阅读量
3、incr reads 
incrby reads 100   
 
decr reads 
decrby reads 100

//当不存在的时候就会创建成功，当存在的时候就会创建失败
4、SETNX name xqp

当然这些操作中还有一些更加有用的操作，比如：分布式锁，位运算。

cpp 复制代码

//分布式锁
setnx lock 1 # 不存在才能设置 定义加锁行为 占用锁
setnx lock uuid # expire 30 过期

# 枷锁
set lock uuid nx ex 30  
          
# 释放锁
del lock
if (get(lock) == uuid)
del(lock);

//位运算，这里的bit就是位图，我们的poll也是位图机制
# 月签到功能 10001 用户id 202106 2021年6月份的签到 6月份的第1天
setbit sign:10001:202106 1 1

# 计算 2021年6月份 的签到情况
bitcount sign:10001:202106

# 获取 2021年6月份 第二天的签到情况 1 已签到 0 没有签到
getbit sign:10001:202106 2

3、Key值的设置

当我们进行设置Key的时候，可以考虑一下怎么来设置的更加有用。在这个Key中添加更多的有用字段，相当于我们将他进行分组一样。比如这个Key：role:10001 我们可以看作是role的第10001行，当然还可以更细：role:10001:activity:10001 这样我们就可以分出很多类的Key。

三、list

1、重要知识

双向链表实现，列表首尾操作（删除和增加）时间复杂度 O(1) ；查找中间元素时间复杂度为 O(n) ;

列表中数据是否压缩的依据： 1. 元素长度小于 48，不压缩； 2. 元素压缩前后长度差不超过 8，不压缩；

2、存储结构

cpp 复制代码

typedef struct quicklistNode {
    struct quicklistNode *prev;
    struct quicklistNode *next;
    unsigned char *zl;
    unsigned int sz;                     /* ziplist size in bytes */
    unsigned int count : 16;             /* count of items in ziplist */
    unsigned int encoding : 2;           /* RAW==1 or LZF==2 */
    unsigned int container : 2;          /* NONE==1 or ZIPLIST==2 */
    unsigned int recompress : 1;         /* was this node previous compressed? */
    unsigned int attempted_compress : 1; /* node can't compress; too small*/
    unsigned int extra : 10;             /* more bits to steal for future usage */
} quicklistNode;

typedef struct quicklist {
    quicklistNode *head;
    quicklistNode *tail;
    unsigned long count;                  /* total count of all entries in allziplists */
    unsigned long len;                    /* number of quicklistNodes */
    int fill : QL_FILL_BITS;              /* fill factor for individualnodes */
    unsigned int compress : QL_COMP_BITS; /* depth of end nodes not tocompress;0=off */
    unsigned int bookmark_count: QL_BM_BITS;
    quicklistBookmark bookmarks[];
} quicklist;

3、基础命令

cpp 复制代码

# 从队列的左侧入队一个或多个元素
LPUSH key value [value ...]

# 从队列的左侧弹出一个元素
LPOP key

# 从队列的右侧入队一个或多个元素
RPUSH key value [value ...]

# 从队列的右侧弹出一个元素
RPOP key

# 返回从队列的 start 和 end 之间的元素 0, 1 2 负索引
LRANGE key start end

# 从存于 key 的列表里移除前 count 次出现的值为 value 的元素
# list 没有去重功能 hash set zset这三个有去重功能
LREM key count value

# 它是 RPOP 的阻塞版本，因为这个命令会在给定list无法弹出任何元素的时候阻塞连接
BRPOP key timeout         # 超时时间 + 延时队列

下面举一些例子：

cpp 复制代码

//lpush
lpush teacher king mark darren

//lpop 
lpop teacher    //返回darren

//rpush 
rpush teacher darren 

//rpop
rpop teacher   //返回darren

//lrange
lrang teacher 0 -1    //到-1是为了将全部进行列出

//lrem
rpush zimu a b c a b c   //插入这六个字母
lrem zimu 2 a     //将a删除两次 ，剩下bcbc了
lrem zimu -1 c    //从后面开始删除一个c  剩下bcb

//brpop,当teacher这个key中的值全部是空的时候
brpop teacher     //这里会被阻塞,然后我们开启另一个客户端
rpush teacher king    //当这里进行添加了之后，那么第一个客户端会提取出这个来，并返回阻塞时间

//当然我们也可以添加超时时间，当阻塞的时间太长就返回

4、list的应用场景

我们可以通过使用list不同的操作可以实现不同的数据结构，其中就实现了三种：栈，队列，阻塞队列。

++栈的使用++：

cpp 复制代码

LPUSH + LPOP

RPUSH + RPOP

++队列的使用++：

cpp 复制代码

LPUSH + RPOP

RPUSH + LPOP

++阻塞队列的使用++：

cpp 复制代码

LPUSH + BRPOP

RPUSH + BLPOP

四、hash

1、重要知识

散列表，在很多高级语言当中包含这种数据结构；c++ 中的unordered_map 通过 key 快速索引 value；

2、基础命令

cpp 复制代码

# 获取 key 对应 hash 中的 field 对应的值
HGET key field

# 设置 key 对应 hash 中的 field 对应的值
HSET key field value

# 设置多个hash键值对
HMSET key field1 value1 field2 value2 ... fieldn valuen

# 获取多个field的值
HMGET key field1 field2 ... fieldn

# 给 key 对应 hash 中的 field 对应的值加一个整数值
HINCRBY key field increment

# 获取 key 对应的 hash 有多少个键值对
HLEN key

# 删除 key 对应的 hash 的键值对，该键为field
HDEL key field

举栗子：

cpp 复制代码

# 使用哈希表进行存储
hmset hash:10001 name mark age 18 sex male

# 与 string 比较
set hash:10001 '{["name"]:"mark",["sex"]:"male",["age"]:18}'

# 假设现在修改 mark的年龄为19岁
# hash：
hset hash:10001 age 19

# string:
get hash:10001

# 将得到的字符串调用json解密，取出字段，修改 age 值
# 再调用json加密
set hash:10001 '{["name"]:"mark",["sex"]:"male",["age"]:19}'

# 将用户id作为 key
# 商品id作为 field
# 商品数量作为 value
# 注意：这些物品是按照我们添加顺序来显示的；
# 添加商品：
hmset MyCart:10001 40001 1 cost 5099 desc "戴尔笔记本14-3400"
lpush MyItem:10001 40001

# 增加数量：
hincrby MyCart:10001 40001 1
hincrby MyCart:10001 40001 -1 // 减少数量1

# 显示所有物品数量：
hlen MyCart:10001

# 删除商品：
hdel MyCart:10001 40001
lrem MyItem:10001 1 40001

# 获取所有物品：
lrange MyItem:10001

# 40001 40002 40003
hget MyCart:10001 40001
hget MyCart:10001 40002
hget MyCart:10001 40003

五、set

1、重要知识

集合；用来存储唯一性字段，不要求有序；存储不需要有序，操作（交并差集的时候排序）？

2、基础命令

cpp 复制代码

# 添加一个或多个指定的member元素到集合的 key中
SADD key member [member ...]

# 计算集合元素个数
SCARD key

# SMEMBERS key
SMEMBERS key

# 返回成员 member 是否是存储的集合 key的成员
SISMEMBER key member

# 随机返回key集合中的一个或者多个元素，不删除这些元素
SRANDMEMBER key [count]

# 从存储在key的集合中移除并返回一个或多个随机元素
SPOP key [count]

# 返回一个集合与给定集合的差集的元素
SDIFF key [key ...]

# 返回指定所有的集合的成员的交集
SINTER key [key ...]

# 返回给定的多个集合的并集中的所有成员
SUNION key [key ...]

3、具体应用

++抽奖++：

cpp 复制代码

# 添加抽奖用户
sadd Award:1 10001 10002 10003 10004 10005 10006
sadd Award:1 10009

# 查看所有抽奖用户
smembers Award:1

# 抽取多名幸运用户
srandmember Award:1 10

# 如果抽取一等奖1名，二等奖2名，三等奖3名，该如何操作？
//当然是通过SPOP进行随机返回并且进行删除操作

++共同关注++：

cpp 复制代码

sadd follow:A mark king darren mole vico
sadd follow:C mark king darren
sinter follow:A follow:C

++推荐好友++：

cpp 复制代码

sadd follow:A mark king darren mole vico
sadd follow:C mark king darren
# C可能认识的人：
sdiff follow:A follow:C

六、zset

1、重要知识

有序集合；用来实现排行榜；它是一个有序唯一；

2、基础命令

cpp 复制代码

# 添加到键为key有序集合（sorted set）里面
ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]

# 从键为key有序集合中删除 member 的键值对
ZREM key member [member ...]

# 返回有序集key中，成员member的score值
ZSCORE key member

# 为有序集key的成员member的score值加上增量increment
ZINCRBY key increment member

# 返回key的有序集元素个数
ZCARD key

# 返回有序集key中成员member的排名
ZRANK key member

# 返回存储在有序集合key中的指定范围的元素 order by id limit 1,100
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

# 返回有序集key中，指定区间内的成员(逆序)
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

3、具体应用

++热搜榜++：对于经常看到的热搜这些是怎么实现的呢？

cpp 复制代码

# 点击新闻：
zincrby hot:20230612 1 10001
zincrby hot:20230612 1 10002
zincrby hot:20230612 1 10003
zincrby hot:20230612 1 10004
zincrby hot:20230612 1 10005
zincrby hot:20230612 1 10006
zincrby hot:20230612 1 10007
zincrby hot:20230612 1 10008
zincrby hot:20230612 1 10009
zincrby hot:20230612 1 10010

# 获取排行榜：
zrevrange hot:20230612 0 9 withscores

延++时队列++：将消息序列化成一个字符串作为 zset 的 member；这个消息的到期处理时间作为 score，然后用多个线程轮询 zset 获取到期的任务进行处理。也就是将第二个参数作为超时时间。

cpp 复制代码

def delay(msg):
    msg.id = str(uuid.uuid4()) #保证 member 唯一
    value = json.dumps(msg)
    retry_ts = time.time() + 5 # 5s后重试
    redis.zadd("delay-queue", retry_ts, value)

# 使用连接池
def loop():
    while True:
    values = redis.zrangebyscore("delay-queue", 0, time.time(), start=0,num=1)
    if not values:
        time.sleep(1)
        continue
    value = values[0]
    success = redis.zrem("delay-queue", value)
    if success:
        msg = json.loads(value)
        handle_msg(msg)

# 缺点：loop 是多线程竞争，两个线程都从zrangebyscore获取到数据，但是zrem一个成功一个失败，
# 优化：为了避免多余的操作，可以使用lua脚本原子执行这两个命令
# 解决：漏斗限流

++分布式定时器++：生产者将定时任务 hash 到不同的 redis 实体中，为每一个 redis 实体分配一个 dispatcher 进程，用来定时获取 redis 中超时事件并发布到不同的消费者中；

++时间窗口限流++：系统限定用户的某个行为在指定的时间范围内（动态）只能发生 N 次。

cpp 复制代码

# 指定用户 user_id 的某个行为 action 在特定时间内 period 只允许发生该行为做大次数max_count
local function is_action_allowed(red, userid, action, period, max_count)
    local key = tab_concat({"hist", userid, action}, ":")
    local now = zv.time()
    red:init_pipeline()
    -- 记录行为
    red:zadd(key, now, now)
    -- 移除时间窗口之前的行为记录，剩下的都是时间窗口内的记录
    red:zremrangebyscore(key, 0, now - period *100)
    -- 获取时间窗口内的行为数量
    red:zcard(key)
    -- 设置过期时间，避免冷用户持续占用内存 时间窗口的长度+1秒
    red:expire(key, period + 1)
    local res = red:commit_pipeline()
    return res[3] <= max_count
end

# 维护一次时间窗口，将窗口外的记录全部清理掉，只保留窗口内的记录；
# 缺点：记录了所有时间窗口内的数据，如果这个量很大，不适合做这样的限流；漏斗限流
# 注意：如果用 key + expire 操作也能实现，但是实现的是熔断限流，这里是时间窗口限流的功能；

本片的redis讲解完毕啦！0voice · GitHub