Redis的基本全局命令以及数据类型和内部编码

基本全局命令

Redis提供了5种数据类型，都是键值对的形式，对于键来说有一些通用的命令

KEYS命令

语法：

shell 复制代码

KEYS pattern

功能：返回所有满足样式的key。支持如下统配样式：

h?llo ：表示可以匹配在?位置为任意一个字符，如hallo/hbllo/hcllo
h*llo：表示可以匹配在*位置为任意个字符，如hllo/hello/heeello
h[ae]llo：表示可以匹配[]内的任意一个字符，如hello/hallo
h[^e]llo：表示可以匹配除了[]内的任意一个字符，如hallo/hbllo
h[a-b]llo：表示可以a到b内的任意一个字符，如hallo/hbllo

命令有效版本：1.0.0版本以后

时间复杂度：O(N)

返回值：匹配pattern的所有key

演示：

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> set hello 1
OK
127.0.0.1:6379> set hbllo 2
OK
127.0.0.1:6379> keys h?llo
1) "hbllo"
2) "hello"
127.0.0.1:6379> keys h[^a]llo
3) "hbllo"
4) "hello"
127.0.0.1:6379> keys h[^b]llo
5) "hello"
127.0.0.1:6379>

注意：

尽量不要在生产环境 使用命令keys *，这个指令会返回所有的key，如果key很多，redis执行这个命令会消耗比较多的时间，又因为redis为单线程程序，会导致其他功能被迫等待。

EXISTS命令

语法：

shell 复制代码

EXISTS key [key ...]

功能：判断某个key是否存在

时间复杂度：O(1)

返回值：key存在的个数

演示：

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> exists hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists hello hbllo
(integer) 2
127.0.0.1:6379>

注意：

exists支持一次性检测多个key是否存在的目的是减少网络通信的次数。

DEL命令

语法：

shell 复制代码

DEL key [key ...]

功能：

删除指定的key

命令有效版本：1.0.0以后

时间复杂度：O(1)

返回值：删除掉的key的个数

演示：

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> DEL hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists hello
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

EXPIRE命令

语法：

shell 复制代码

EXPIRE key seconds

功能：

为指定的key添加秒级的过期时间

命令有效版本：1.0.0以后

时间复杂度：O(1)

返回值：1表示设置成功。0表示设置失败

演示：

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> set example "test"
OK
127.0.0.1:6379> expire example 20
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists example
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists example
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists example
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

TTL命令

语法：

shell 复制代码

TTL key

功能：

获取指定key的过期时间，秒级

命令有效版本：1.0.0以后

时间复杂度：O(1)

返回值：剩余过期时间。-1表示没有关联过期时间，-2表示key不存在

演示：

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> set ttl_example "test"
OK
127.0.0.1:6379> expire ttl_example 20
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl ttl_example
(integer) 13
127.0.0.1:6379>

注意：

如果你需要更高级别的时间控制，可以使用PEXPIRE和PTTL，这两个指令都支持毫秒级别的控制。

redis的定时器的核心：升序有序的过期字典 + 惰性删除 + 定时删除；

TYPE命令

语法：

shell 复制代码

TYPE key

功能：

返回key对应value的数据类型

命令有效版本：1.0.0以后

时间复杂度：O(1)

演示：

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> set hello 111
OK
127.0.0.1:6379> type hello
string
127.0.0.1:6379> lpush key1 111 222
(integer) 2
127.0.0.1:6379> type key1
list
127.0.0.1:6379> sadd key2 111 222
(integer) 2
127.0.0.1:6379> type key2
set
127.0.0.1:6379>

lpush相当于列表插入，sadd相对于集合插入，此处作为了解即可。

小结

keys：用于查看匹配规则的key
exists：用于检查指定的key是否存在
del：删除指定的key
expere：给key设置过期时间
ttl：检查指定key的过期时间
type：查询指定key对应的value的类型

数据类型和内部编码

type命令实际返回的就是当前键的数据类型，他们分别为：string(字符串)、list(列表)、hash(哈希)、set(集合)、zset(有序集合)

如下图所示：

实际上这些只是Redis对外表示的数据结构，真实情况是Redis针对每种数据类型都有自己的底层内部编码实现，而且一种数据结构可能对应多种实现，Redis对根据合适的场景选择对应的内部编码。

数据类型	内部编码
string	raw
string	int
string	embstr
hash	hashtable
hash	ziplist
list	linkedlist
list	ziplist
set	hashtable
set	intset
zset	skiplist
zset	ziplist

从表格中可以看出，每种数据类型都有至少两种及以上的内部编码实现，例如list就包含了linkedlist和ziplist两种内部编码。

在什么情况下会使用对应的内部编码

核心原则：数据量小 / 简单时用「紧凑编码」节省内存，数据量大 / 复杂时用「高效编码」保证读写性能

string
- raw ：存储字符串长度较长
- int ：存储的字符串内容为纯整数且在long long内表示的范围内。
- embstr ：存储的字符串长度较短
hash
- hashtable ：存储的键值对数量较大
- ziplist ：存储的键值对数量较小
list
- linkedlist ：存储数量较多时
- ziplist ：存储数量较少时
set
- hashtable：存储非整数元素或者存储整数较多
- intset ：存储整数元素且存储整数较少
zset
- skiplist ：存储元素较多
- ziplist ：存储元素较少

注意：

在redis 3.2版本以后 list的内部编码变为quicklist，是ziplist + linkedlist 的结合体
编码切换是不可逆的：Redis 所有数据类型的内部编码，都只有 「从紧凑编码 → 高效编码」的升级 ，没有降级。

如何查看这些内部编码呢

使用 object encoding命令

shell 复制代码

127.0.0.1:6379> set key1 value1
OK
127.0.0.1:6379> lpush mylist a b c
3
127.0.0.1:6379> object encoding key1
embstr
127.0.0.1:6379> object encoding mylist
quicklist
127.0.0.1:6379>

单线程结构

Redis使用单线程结构来实现高性能的内存数据库服务

为什么Redis使用单线程还这么快

并不是单线程就一定比多线程慢，多线程仅在 CPU 密集型任务和 IO 密集型任务中优势最大，而 Redis 的运行场景完美避开了这两个场景的短板，因此 Redis 单线程依然能做到极致的性能，核心原因有三点：

纯内存访问：Redis 将所有数据放在内存中，内存的响应时间为 100ns 左右，速度远快于磁盘，所有命令都是内存操作，无磁盘 IO 的耗时，这是高性能的基础；
非阻塞 IO：Redis 使用 epoll 作为 IO 多路复用技术的实现，再加上 Redis 自身的事件处理模型，将 epoll 中的连接、读写、关闭等操作都转化为事件统一处理，能高效监听和处理大量客户端连接，不在网络 IO 上浪费过多的时间；
单线程避免了线程切换和竞态的消耗：单线程可以简化数据结构和算法的实现，让程序模型更简单，同时彻底避免了多线程下线程竞争共享资源的切换开销、锁等待开销，也无需处理线程安全问题，最大化节省 CPU 资源。

总结

Redis的基本全局命令包括：KEYS、EXISTS、DEL、EXPIRE、TTL、TYPE

Redis有5种数据类型包括：string(字符串)、list(列表)、hash(哈希)、set(集合)、zset(有序集合)。这5种数据类型的底层至少有两种编码实现。

虽然Redsi使用单线程来实现高性能的内存数据库服务，但是由于纯内存访问、非阻塞IO、单线程避免了线程竞争等等优势导致Redis的速度依旧很快。