Redis —— 基本数据类型 String Hash List （二）

前一篇入口：redis 入门-1

1. string

字符串是 redis 中最基础的数据类型。

（1）redis 中所有键都是 string 类型，其它几种数据结构均在字符串类似基础上构建

（2）字符串类型的值可以是字符串（一般字符串或JSON，XML等格式的字符串），数字（int 或 float），二进制流数据（如图片，音频，视频等；但是一个字符串最大不超 512MB）

（3）redis 按二进制流保存字符串，故不涉及字符集编码问题，传入什么编码，就存什么编码

1.1 基本命令

1.1.1 set

设置 key 的 value，如已存在，则覆盖。之前在该 key 上的 ttl 也失效。

返回值 OK：成功， nil：失败
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

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

ex ： seconds 秒为单位的过期时间，
px ： milliseconds 毫米单位过期时间，
nx ：不存在则设置，反之不执行，
xx：存在则设置，反之不执行

setnx ， setex ， psetex 等带要求的 set 可以由这些替代

1.1.2 get

获取key对应的 value，

返回值： key存在返对应value，key不存则返 nil
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

 GET key

1.1.3 mget

一次得多个 value，

返回值： key存在返对应value，key不存或不是string类型则返 nil
时间复杂度：O(N) N 是 key 数量

bash 复制代码

MGET key [key ...]

1.1.4 mset

一次设置多个 key 的值，

返回值：OK
时间复杂度：O(N) N 是 key 数量

bash 复制代码

MSET key value [key value ...]

相较于多个key 多次get/set 要经历多次网络传输，

而 mset/mget 之经历一次网络传输。

一定范围内（无节制的话会导致，redis堵塞）用 mset/ mget 批量处理，效率更高。

1.1.5 incr

value 是整型则加一，不是整型或超出64位有符号整型 则报错，不存则创建（初始值为 0），

返回最终值
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

INCR key

1.1.6 incrby

value 是整型则加指定数值 ，不是整型或超出64位有符号整型 则报错，不存则创建（初始值为 0），

返回最终值
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

INCRBY key decrement

1.1.7 decr

value 是整型则减一，不是整型或超出64位有符号整型则报错，不存则创建（初始值为 0）；

返回最终值
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

DECR key

1.1.8 decrby

value 是整型则减指定数值，不是整型或超出64位有符号整型则报错，不存则创建（初始值为 0）；

返回最终值
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

DECRBY key decrement

1.1.9 incrbyfloat

value 是浮点数则加指定值 ，不是string 或不是浮点则报错，不存则创建（初始值为 0），

返最终值。

加的这个值允许用科学计数法表示
时间复杂度：O(1)

bash 复制代码

INCRBYFLOAT key increment

1.1.10 append

key存在则追加，不存则创建，返回字符串总长。
时间复杂度：O(1)，追加的字符串⼀般较短，可以视为 O(1)。

bash 复制代码

APPEND KEY VALUE

1.1.11 getrange

bash 复制代码

GETRANGE key start end

取子串，左闭右闭，下标从 0 算。可以用负数表示倒着来，eg：-1 即倒数第一个字符。如果超出 string 长度则自动取正确的值，返回子串
时间复杂度：O(N)，N 为 [start， end] 区间的长度。由于 string 通常较短，可以视为是 O(1)

1.1.12 setrange

bash 复制代码

SETRANGE key offset value

覆盖子串，从指定的偏移开始，下标从 0 开始计算
时间复杂度：O(N)，N 为 value的长度。由于 value 通常较短，可以视为是 O(1）

1.1.13 strlen

bash 复制代码

STRLEN key

得字符串长度，不是 string 则报错
时间复杂度：O(1)

1.2 内部编码

字符串内部编码：

int：8字节长整型
embstr：小于等于39字节字符串
raw ：大于39字节字符串
redis 会根据当前值的类型和长度动态选择用哪种编码

1.3 常见使用场景

缓存
用 string 类型存储信息，当作缓存。
计数
例如：视频播放次数可以用 redis 实现，视频放一次，对应播放数 +1
共享会话
用户的请求会经负载均衡后，会均匀发给各个服务器，这存在上一请求刚在一个服务器上保存了session信息（如登录信息），下一个请求到了另一台上，没有用户信息要重新登录的问题。
可以用 redis 集中管理 session信息，服务器从 redis 中查询，更新 session信息。
手机验证码
redis设置过期时间，记录发送次数。

2. Hash

redis 中 hash 是 key-value 中的 value 又是一个键值对结构。

可以将 key 看作是哈希表的表名，value 是哈希表的内容。

由于 redis 本身使用键值对存储数据（key-value），为了作区分，hash 类型中的映射关系为 field-value

2.1 基本命令

2.1.1 HSET & HGET

hset 设置hash中字段field 的值value

返回值为添加的字段的个数
时间复杂度：插入一组 field 为 O(1)，插入 N 组 field 为 O(N)

bash 复制代码

HSET key field value [field value ...]

hget 拿hash中字段的值

返回字段值或 nil
时间复杂度： O(1)

bash 复制代码

HGET key field

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> HSET myhash field1 "hello"
1
127.0.0.1:6379> HGET myhash field1
hello

2.1.2 HEXISTS & HDEL

bash 复制代码

HEXISTS key field

HDEL key field [field ...]

hexists 判断hash中是否存在指定字段返回 1：存在，0：不存
时间复杂度： O(1)

hdel 删除hash中的字段，返回删除的字段个数
时间复杂度： O(N)，N为元素个数

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HEXISTS myhash field1
1
127.0.0.1:6379> HEXISTS myhash field2
0
127.0.0.1:6379> HSET myhash field2 "world"
1
127.0.0.1:6379> HGET myhash field2
world
127.0.0.1:6379> HDEL myhash field2
1

2.1.3 HKEYS & HVALS

bash 复制代码

HKEYS key

HVALS key

hkeys 获取hash中所有字段返回字段列表
时间复杂度： O(N)，N为field个数

hvals 获取hash中所有字段的值，返回所有的值
时间复杂度： O(N)，N为field个数

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HSET myhash field2 "world"
1
127.0.0.1:6379> HKEYS myhash
field1
field2
127.0.0.1:6379> HVALS myhash
hello
world

2.1.4 HGETALL

bash 复制代码

HGETALL key

hgetall 获取hash中所有字段及其对应的值返回字段和对应值
时间复杂度： O(N)，N为field个数

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HGETALL myhash
field1
hello
field2
world

2.1.5 HMGET

bash 复制代码

HMGET key field [field ...]

HMGET 一次得多个字段的值返回值或nil
时间复杂度： O(N)，N为元素个数

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HMGET myhash field1 field2
hello
world

2.1.6 HLEN

bash 复制代码

HLEN key

HLEN hash中字段个数返字段个数
时间复杂度： O(1)

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HLEN myhash
2

2.1.7 HSETNX

bash 复制代码

HSETNX key field value

HSETNX 不存，则设置对应字段和值返1：成功，0：失败
时间复杂度： O(1)

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HSETNX myhash field3 "你好"
1
127.0.0.1:6379> HSETNX myhash field3  20
0

2.1.8 HINCRBY

bash 复制代码

HINCRBY key field increment

HINCRBY hash中字段对应值加指定数值返最终值
时间复杂度： O(1)

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> HSET myhash field3  20
0
127.0.0.1:6379> HINCRBY myhash field3 16
36

2.1.9 HINCRBYFLOAT

bash 复制代码

HINCRBYFLOAT key field increment

HINCRBYFLOAT hash中字段对应值加指定浮点数返最终值
时间复杂度： O(1)

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> hget myhash field4
20
127.0.0.1:6379> HINCRBYFLOAT myhash field4 16.0
36
127.0.0.1:6379> HINCRBYFLOAT myhash field4 -0.3
35.7

2.2 内部编码

hash 内部编码有两种：

ziplist（压缩链表）：哈希类型元素个数小于 hash-max-ziplist-entries 配置（默认 512 个），且所有值小于 hash-max-ziplist-value 配置（默认 64个字节）时用 ziplist。ziplist 多元素连续存储的实现结构更紧凑，较 hashtable 省内存。
hashtable（哈希表）：不满足ziplist时，用 hashtable 作底层实现，因此时 ziplist 读写效率会下降，而 hashtable 的读写时复为 O（1）

2.3 使用场景

保存用户信息
相比于 JSON格式的字符串缓存用户信息，hash 类型更直观，且在更新上更灵活。

哈希类型和关系型数据库的不同

哈希类型时稀疏的，关库是完全结构化的，eg：hash 类型每个键可有不同的field，而关库加了新列，其他行都有为其设值

关库可做复杂的关系查询，而 redis 模拟关系型复杂查询，如：联表查询，聚合查询等基本不可能，维护成本高

缓存方式对比

直接存字符串，每个属性一个键

bash 复制代码

set user:1:name James
set user:1:age 23
set user:1:city Beijing

优：简单，针对单个属性的变更灵活

缺：占用过多键，内存占用大；同时信息分散，内聚性低；基本没有实用性

序列化字符串类型，如 JSON 格式

bash 复制代码

set user:1 经过序列化后的⽤⼾对象字符串

优：针对整体操作的信息合适，编程简单；序列化方案选择合适，内存利用率高

缺：序列化和反序列化有一定开销，针对单个属性的操作不灵活

哈希类型

bash 复制代码

mset user:1 name James age 23 city Beijing

优：简单，直观，灵活，特别是针对信息的局部变更或获取

缺：要控制哈希在 ziplist 和 hashtable 内部编码间的转换，可能造成内存消耗大

3. List

列表类型用于存储多个有序字符串，列表中每个字符串称为元素，最多可存 2^32 - 1 个元素。

list 中元素有序，可通过下标获取某一元素或某个范围的元素列表。

下标：

从左到右：0，1，2，......
从右向左：-1，-2，-3，......

3.1 基本命令

3.1.1 LPUSH

bash 复制代码

LPUSH key element [element ...]

将一个/多个元素从左侧插入 list

返：插入后list 长度

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LPUSH mylist "world"
1
127.0.0.1:6379> LPUSH mylist "hellow"
2
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1
hellow
world

3.1.2 LPUSHX

bash 复制代码

 LPUSHX key element [element ...]

可以存在则从左插入list，不存在，则直接返回

返：插入后的长度

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LPUSHX mylist2 "HELLO"
0
127.0.0.1:6379> LPUSHX mylist "888888"
5

3.1.3 RPUSH，RPUSHX

同 LPUSH，RPUSHX，但右侧插入。

3.1.4 LRANG

bash 复制代码

LRANGE key start stop

获得指定范围元素，左闭右闭。

返：指定区间元素

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1
HELLOW
WORLD
and
hellow
world

3.1.5 LPOP/RPOP

bash 复制代码

 LPOP key

从list左/右侧侧取出元素（头/尾删）

返：取出的元素或 nil

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LPOP mylist
888888

3.1.6 LINDEX

bash 复制代码

LINDEX key index

获取从左数地 index 位置元素

返：元素或 nil

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LINDEX mylist 2
hellow

3.1.7 LINSERT

bash 复制代码

LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element

指定位置插入元素

返：插入和长度

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1
HELLOW
WORLD
hellow
world
127.0.0.1:6379> LINSERT mylist BEFORE "hellow" "and"
5
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1
HELLOW
WORLD
and
hellow
world

3.1.8 LLEN

bash 复制代码

LLEN key

获取 list 长度

返：长度

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> LLEN mylist
5

3.1.9 BLPOP/BRPOP

bash 复制代码

BLPOP key [key ...] timeout

LPOP 和 RPOP 的阻塞版本

list 有元素时，阻塞与非阻塞表现一致；

没有元素时，非阻塞直接返 nil，而阻塞则根据 timeout （单位为秒），阻塞一段时间，期间有元素存入，则取出，若到了 timeout，还没有则返回 nil。

阻塞期间，redis 可以执行其他命令，但执行该命令的客户端会表现为阻塞状态

如果多个客户端同时都对一个 key 执行阻塞pop，先执行的先得元素。

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> EXISTS mylist mylist2
1
127.0.0.1:6379> BLPOP mylist mylist2 10
mylist
HELLOW

3.2 内部编码

ziplist（压缩链表） ：列表元素个数小于 hash-max-ziplist-entries 配置（默认 512 个），且所有值小于 hash-max-ziplist-value 配置（默认 64个字节）时用 ziplist。ziplist 多元素连续存储的实现结构更紧凑，省内存
linkedlist（链表）：不满足ziplist要求，则用 linkedlist

3.3 使用场景

消息队列
lpush + brpop 实现经典的阻塞式生产者-消费者模型队列，⽣产者客户端 lpush 从左侧插入元素，多个消费者客户端 brpop 阻塞式地从队列中取元素。
微博 Timeline
同侧存取：栈；异侧：队列