Redis - String 字符串

一、基本认识

字符串类型是Redis最基础的数据类型，关于字符串需要特别注意：

Redis中所有的键的类型都是字符串类型，⽽且其他⼏种数据结构也都是在字符串类似基础上构建的，例如列表和集合的元素类型是字符串类型，所以字符串类型能为其他4种数据结构的学习奠定基础。
如图2-7 所⽰，字符串类型的值实际可以是字符串，包含⼀般格式的字符串或者类似JSON、XML格式的字符串；数字，可以是整型或者浮点型；甚⾄是⼆进制流数据，例如图⽚、⾳频、视频等。不过⼀个字符串的最⼤值不能超过512MB。

由于Redis内部存储字符串完全是按照⼆进制流的形式保存的，所以Redis是不处理字符集编码问题的，客⼾端传⼊的命令中使⽤的是什么字符集编码，就存储什么字符集编码。

图2-7字符串数据类型

二、常见命令

2.1、SET

将string 类型的value设置到key中。如果key之前存在，则覆盖，⽆论原来的数据类型是什么。之前关于此key的TTL也全部失效。

语法：

bash 复制代码

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

**命令有效版本：**1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

选项：

SET命令⽀持多种选项来影响它的⾏为：

EX seconds⸺使⽤秒作为单位设置key的过期时间。
PX milliseconds⸺使⽤毫秒作为单位设置key的过期时间。
NX ⸺只在key不存在时才进⾏设置，即如果key之前已经存在，设置不执⾏。
XX ⸺只在key存在时才进⾏设置，即如果key之前不存在，设置不执⾏。

**注意：**由于带选项的SET命令可以被 SETNX 、 SETEX、PSETEX等命令代替，所以之后的版本中，Redis可能进⾏合并。

返回值：

如果设置成功，返回OK。
如果由于SET指定了NX或者XX但条件不满⾜，SET不会执⾏，并返回(nil)

⽰例：

bash 复制代码

 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> SET mykey "Hello"
 OK
 redis> GET mykey
 "Hello"
 redis> SET mykey "World" NX
 (nil)
 redis> DEL mykey
 (integer) 1
 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> SET mykey "World" XX
 (nil)
 redis> GET mykey
 (nil)
 redis> SET mykey "World" NX
 OK
 redis> GET mykey
 "World"
 redis> SET mykey "Will expire in 10s" EX 10
 OK
 redis> GET mykey
 "Will expire in 10s"
 redis> GET mykey  # 10秒之后
 (nil)

2.2、GET

获取key对应的value。如果key不存在，返回nil。如果value的数据类型不是string，会报错。

语法：

bash 复制代码

GET key

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**key对应的value，或者nil当key不存在。

⽰例：

cpp 复制代码

 redis> GET nonexisting
 (nil)
 redis> SET mykey "Hello"
 "OK"
 redis> GET mykey
 "Hello"
 redis> DEL mykey
 (integer) 1
 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> HSET mykey name Bob
 (integer) 1
 redis> GET mykey
 (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

2.3、MGET

⼀次性获取多个key的值。如果对应的key不存在或者对应的数据类型不是string，返回nil。

语法：

bash 复制代码

MGET key [key ...]

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(N)N是key数量

**返回值：**对应value的列表

⽰例：

bash 复制代码

 redis> SET key1 "Hello"
 "OK"
 redis> SET key2 "World"
 "OK"
 redis> MGET key1 key2 nonexisting
 1) "Hello"
 2) "World"
 3) (nil)

2.4、MSET

⼀次性设置多个key的值。

语法：

bash 复制代码

 MSET key value [key value ...]

**命令有效版本：**1.0.1之后

**时间复杂度：**O(N)N是key数量

**返回值：**永远是OK

⽰例：

bash 复制代码

 redis> MSET key1 "Hello" key2 "World"
 "OK"
 redis> GET key1
 "Hello"
 redis> GET key2
 "World"

图2-8多次getvs单次mget

如图2-8所⽰，使⽤mget/mset由于可以有效地减少了⽹络时间，所以性能相较更⾼。假设⽹络耗时1毫秒，命令执⾏时间耗时0.1毫秒，则执⾏时间如表2-2所⽰。

表2-21000次get和1次mget对⽐

操作	时间
1000 次get	1000 x1+1000x0.1=1100毫秒
1 次mget1000个键	1 x1+1000x0.1=101毫秒

学会使⽤批量操作，可以有效提⾼业务处理效率，但是要注意，每次批量操作所发送的键的数量也不是⽆节制的，否则可能造成单⼀命令执⾏时间过⻓，导致Redis阻塞。

2.5、SETNX

设置key-value但只允许在key之前不存在的情况下。

语法：

bash 复制代码

SETNX key value

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**1表⽰设置成功。0表⽰没有设置。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> SETNX mykey "Hello"
 (integer) 1
 redis> SETNX mykey "World"
 (integer) 0
 redis> GET mykey
 "Hello"

三、计数命令

3.1、INCR

将key对应的string表⽰的数字加⼀。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。

语法：

bash 复制代码

INCR key

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**integer类型的加完后的数值。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> INCR mykey
 (integer) 1
 redis> SET mykey "10"
 "OK"
 redis> INCR mykey
 (integer) 11
 redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
 "OK"
 redis> INCR mykey
 (error) value is not an integer or out of range
 redis> SET mykey 'not a number'
 "OK"
 redis> INCR mykey
 (error) value is not an integer or out of range

3.2、INCRBY

将key对应的string表⽰的数字加上对应的值。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。

语法：

bash 复制代码

INCRBY key decrement

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**integer类型的加完后的数值。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> INCRBY mykey 3
 (integer) 3
 redis> SET mykey "10"
 "OK"
 redis> INCRBY mykey 3
 (integer) 13
 redis> INCRBY mykey "not a number"
 (error) ERR value is not an integer or out of range
 redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
 "OK"
 redis> INCRBY mykey 3
 (error) value is not an integer or out of range
 redis> SET mykey 'not a number'
 "OK"
 redis> INCRBY mykey 3
 (error) value is not an integer or out of range

3.3、DECR

将key对应的string表⽰的数字减⼀。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。

语法：

bash 复制代码

 DECR key

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**integer类型的减完后的数值。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> DECR mykey
 (integer) -1
 redis> SET mykey "10"
 "OK"
 redis> DECR mykey
 (integer) 9
 redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
 "OK"
 redis> DECR mykey
 (error) value is not an integer or out of range
 redis> SET mykey 'not a number'
 "OK"
 redis> DECR mykey
 (error) value is not an integer or out of range

3.4、DECYBY

将key对应的string表⽰的数字减去对应的值。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。

语法：

bash 复制代码

DECRBY key decrement

**命令有效版本：**1.0.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**integer类型的减完后的数值。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> DECRBY mykey 3
 (integer) -3
 redis> SET mykey "10"
 "OK"
 redis> DECRBY mykey 3
 (integer) 7
 redis> DECRBY mykey "not a number"
 (error) ERR value is not an integer or out of range
 redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
 "OK"
 redis> DECRBY mykey 3
 (error) value is not an integer or out of range
 redis> SET mykey 'not a number'
 "OK"
 redis> DECRBY mykey 3
 (error) value is not an integer or out of range

3.5、INCRBYFLOAT

将key对应的string表⽰的浮点数加上对应的值。如果对应的值是负数，则视为减去对应的值。如果 key 不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的不是string，或者不是⼀个浮点数，则报错。允许采⽤科学计数法表⽰浮点数。

语法：

bash 复制代码

INCRBYFLOAT key increment

**命令有效版本：**2.6.0之后

**时间复杂度：**O(1)

**返回值：**加/减完后的数值。

⽰例：

bash 复制代码

redis> SET mykey 10.50
 "OK"
 redis> INCRBYFLOAT mykey 0.1
 "10.6"
 redis> INCRBYFLOAT mykey -5
 "5.6"
 redis> SET mykey 5.0e3
 "OK"
 redis> INCRBYFLOAT mykey 2.0e2
 "5200"

很多存储系统和编程语⾔内部使⽤CAS机制实现计数功能，会有⼀定的CPU开销，但在Redis中完全不存在这个问题，因为Redis是单线程架构，任何命令到了Redis服务端都要顺序执⾏。

四、其他命令

4.1、APPEND

如果key已经存在并且是⼀个string，命令会将value追加到原有string的后边。如果key不存在，则效果等同于SET命令。

语法：

bash 复制代码

APPEND KEY VALUE

**命令有效版本：**2.0.0之后

**时间复杂度：**O(1).追加的字符串⼀般⻓度较短,可以视为O(1).

**返回值：**追加完成之后string的⻓度。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> EXISTS mykey
 (integer) 0
 redis> APPEND mykey "Hello"
 (integer) 5
 redis> GET mykey
 "Hello"
 redis> APPEND mykey " World"
 (integer) 11
 redis> GET mykey
 "Hello World"

4.2、GETRANGE

返回key对应的string的⼦串，由start和end确定（左闭右闭）。可以使⽤负数表⽰倒数。-1代表倒数第⼀个字符，-2代表倒数第⼆个，其他的与此类似。超过范围的偏移量会根据string的⻓度调整成正确的值

语法：

bash 复制代码

 GETRANGE key start end

**命令有效版本：**2.4.0之后

**时间复杂度：**O(N).N为[start,end]区间的⻓度.由于string通常⽐较短,可以视为是O(1)

**返回值：**string类型的⼦串

⽰例：

bash 复制代码

 redis> SET mykey "This is a string"
 "OK"
 redis> GETRANGE mykey 0 3
 "This"
 redis> GETRANGE mykey -3 -1
 "ing"
 redis> GETRANGE mykey 0 -1
 "This is a string"
 redis> GETRANGE mykey 10 100
 "string"

4.3、SETRANGE

覆盖字符串的⼀部分，从指定的偏移开始。

语法：

bash 复制代码

SETRANGE key offset value

**命令有效版本：**2.2.0之后

**时间复杂度：**O(N),N为value的⻓度.由于⼀般给的value⽐较短,通常视为O(1)

**返回值：**替换后的string的⻓度。

⽰例：

bash 复制代码

 redis> SET key1 "Hello World"
 "OK"
 redis> SETRANGE key1 6 "Redis"
 (integer) 11
 redis> GET key1
 "Hello Redis"

4.4、STRLEN

获取key对应的string的⻓度。当key存放的类似不是string时，报错。

语法：

bash 复制代码

STRLEN key

**命令有效版本：**2.2.0之后

**时间复杂度：**O(1）

**返回值：**string的⻓度。或者当key不存在时，返回0。

⽰例：

bash 复制代码

redis> SET mykey "Hello world"
"OK"
 redis> STRLEN mykey
 (integer) 11
 redis> STRLEN nonexisting
 (integer) 0

五、命令⼩结

表2-3是字符串类型命令的效果、时间复杂度，开发⼈员可以参考此表，结合⾃⾝业务需求和数据⼤⼩选择合适的命令。

表2-3字符串类型命令⼩结

命令	执⾏效果	时间复杂度
set key value [keyvalue...]	设置 key 的值是 value	O(k),k是键个数
get key	获取 key 的值	O(1)
del key [key...]	删除指定的 key	O(k),k是键个数
mset key value [key value ...]	批量设置指定的 key 和 value	O(k),k是键个数
mget key [key...]	批量获取 key 的值	O(k),k是键个数
incr key	指定的key的值+1	O(1)
decr key	指定的key的值-1	O(1）
incr by key n	指定的key的值+n	O(1)
decr by key n	指定的key的值-n	O(1)
incrbyfloat key n	指定的key的值+n	O(1)
append key value	指定的 key 的值追加 value	O(1)
strlen key	获取指定 key 的值的⻓度	O(1)
setrange key offset value	覆盖指定 key 的从 offset 开始的部分值	O(n)，n是字符串⻓度,通常视为O(1)
get range key start end	获取指定 key 的从 start 到 end 的部分值	O(n)，n是字符串⻓度,通常视为O(1)

六、内部编码

字符串类型的内部编码有3种：

int：8个字节的⻓整型。
embstr：⼩于等于39个字节的字符串。
raw：⼤于39个字节的字符串。

Redis 会根据当前值的类型和⻓度动态决定使⽤哪种内部编码实现。

整型类型⽰例如下：

bash 复制代码

 127.0.0.1:6379> set key 6379
 OK
 127.0.0.1:6379> object encoding key
 "int"

短字符串⽰例如下：

bash 复制代码

# ⼩于等于 39 个字节的字符串
 127.0.0.1:6379> set key "hello"
 OK
 127.0.0.1:6379> object encoding key
 "embstr"

⻓字符串⽰例如下：

bash 复制代码

# ⼤于 39 个字节的字符串
 127.0.0.1:6379> set key "one string greater than 39 bytes ........"
 OK
 127.0.0.1:6379> object encoding key
 "raw"

七、典型使⽤场景

7.1、缓存（Cache）功能

图2-10是⽐较典型的缓存使⽤场景，其中Redis作为缓冲层，MySQL作为存储层，绝⼤部分请求的数据都是从Redis中获取。由于Redis具有⽀撑⾼并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和降低后端压⼒的作⽤。

图2-10Redis+MySQL组成的缓存存储架构

下⾯的伪代码模拟了图2-10的业务数据访问过程：

假设业务是根据⽤⼾uid获取⽤⼾信息

bash 复制代码

UserInfo getUserInfo(long uid) {
     ...
}

⾸先从Redis获取⽤⼾信息，我们假设⽤⼾信息保存在"user:info:<uid>"对应的键中：

bash 复制代码

// 根据 uid 得到 Redis 的键
String key = "user:info:" + uid;

// 尝试从 Redis 中获取对应的值
String value = Redis 执⾏命令：get key;


// 如果缓存命中（hit）
if (value != null) {
    // 假设我们的⽤⼾信息按照 JSON 格式存储
    UserInfo userInfo = JSON 反序列化(value);
    return userInfo;
}

如果没有从Redis中得到⽤⼾信息，及缓存miss，则进⼀步从MySQL中获取对应的信息，随后写⼊缓存并返回：

bash 复制代码

// 如果缓存未命中（miss）
if (value == null) {
     // 从数据库中，根据 uid 获取⽤⼾信息
     UserInfo userInfo = MySQL 执⾏ SQL：select * from user_info where uid = <uid>
     // 如果表中没有 uid 对应的⽤⼾信息
     if (userInfo == null) {
         响应 404
         return null;
     }

     // 将⽤⼾信息序列化成 JSON 格式 
     String value = JSON 序列化(userInfo);

     // 写⼊缓存，为了防⽌数据腐烂（rot），设置过期时间为 1 ⼩时（3600 秒）
     Redis 执⾏命令：set key value ex 3600

     // 返回⽤⼾信息return userInfo;
 }

通过增加缓存功能，在理想情况下，每个⽤⼾信息，⼀个⼩时期间只会有⼀次MySQL查询，极⼤地提升了查询效率，也降低了MySQL的访问数。

bash 复制代码

与MySQL等关系型数据库不同的是，Redis没有表、字段这种命名空间，⽽且也没有对键名
有强制要求（除了不能使⽤⼀些特殊字符）。但设计合理的键名，有利于防⽌键冲突和项⽬
的可维护性，⽐较推荐的⽅式是使⽤"业务名:对象名:唯⼀标识:属性"作为键名。例如
MySQL的数据库名为vs，⽤⼾表名为user_info，那么对应的键可以使⽤
"vs:user_info:6379"、"vs:user_info:6379:name" 来表⽰，如果当前Redis只会被⼀个业务
使⽤，可以省略业务名"vs:"。如果键名过程，则可以使⽤团队内部都认同的缩写替代，例如
"user:6379:friends:messages:5217"可以被"u:6379:fr:m:5217"代替。毕竟键名过⻓，还
是会导致Redis的性能明显下降的。

7.2、计数（Counter）功能

许多应⽤都会使⽤Redis作为计数的基础⼯具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数据可以异步处理或者落地到其他数据源。如图2-11所⽰，例如视频⽹站的视频播放次数可以使⽤ Redis来完成：⽤⼾每播放⼀次视频，相应的视频播放数就会⾃增1。

bash 复制代码

// 在 Redis 中统计某视频的播放次数
long incrVideoCounter(long vid) {
    key = "video:" + vid;
    long count = Redis 执⾏命令：incr key
    return counter;
 }

bash 复制代码

实际中要开发⼀个成熟、稳定的真实计数系统，要⾯临的挑战远不⽌如此简单：防作弊、按
照不同维度计数、避免单点问题、数据持久化到底层数据源等。

7.3、共享会话（Session）

如图2-12所⽰，⼀个分布式Web服务将⽤⼾的Session信息（例如⽤⼾登录信息）保存在各⾃的服务器中，但这样会造成⼀个问题：出于负载均衡的考虑，分布式服务会将⽤⼾的访问请求均衡到不同的服务器上，并且通常⽆法保证⽤⼾每次请求都会被均衡到同⼀台服务器上，这样当⽤⼾刷新⼀次访问是可能会发现需要重新登录，这个问题是⽤⼾⽆法容忍的。

图2-12Session分散存储

为了解决这个问题，可以使⽤Redis将⽤⼾的Session信息进⾏集中管理，如图2-13所⽰，在这种模式下，只要保证Redis是⾼可⽤和可扩展性的，⽆论⽤⼾被均衡到哪台Web服务器上，都集中从 Redis 中查询、更新Session信息。

图2-13Redis集中管理Session

7.4、⼿机验证码

很多应⽤出于安全考虑，会在每次进⾏登录时，让⽤⼾输⼊⼿机号并且配合给⼿机发送验证码，然后让⽤⼾再次输⼊收到的验证码并进⾏验证，从⽽确定是否是⽤⼾本⼈。为了短信接⼝不会频繁访问，会限制⽤⼾每分钟获取验证码的频率，例如⼀分钟不能超过5次。

此功能可以⽤以下伪代码说明基本实现思路：

cpp 复制代码

String 发送验证码(phoneNumber) {
    key = "shortMsg:limit:" + phoneNumber;
    // 设置过期时间为 1 分钟（60 秒）    
    // 使⽤ NX，只在不存在 key 时才能设置成功    
    bool r = Redis 执⾏命令：
    set key 1 ex 60 nx
    if (r == false) {
        // 说明之前设置过该⼿机的验证码了        
        long c = Redis 执⾏命令：incr key
        if (c > 5) {
            // 说明超过了⼀分钟 5 次的限制了           
            // 限制发送            
            return null;
         }
     }
     
     // 说明要么之前没有设置过⼿机的验证码；要么次数没有超过 5 次     
     String validationCode = ⽣成随机的 6 位数的验证码();
     
     validationKey = "validation:" + phoneNumber;
     // 验证码 5 分钟（300 秒）内有效     
     Redis 执⾏命令：set validationKey validationCode  ex 300;
     
     // 返回验证码，随后通过⼿机短信发送给⽤⼾     
     return validationCode ;
 }

 // 验证⽤⼾输⼊的验证码是否正确
bool 验证验证码(phoneNumber, validationCode) {
    validationKey = "validation:" + phoneNumber;
    
    String value = Redis 执⾏命令：get validationKey;
    if (value == null) {
        // 说明没有这个⼿机的验证码记录，验证失败        
        return false;
    }
    
    if (value == validationCode) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
 }

以上介绍了使⽤Redis的字符串数据类型可以使⽤的⼏个场景，但其适⽤场景远不⽌于此，开发⼈员可以结合字符串类型的特点以及提供的命令，充分发挥⾃⼰的想象⼒，在⾃⼰的业务中去找到合适的场景去使⽤Redis的字符串类型。