Redis详解 - 技术栈

1.redis入门

1）redis的基本概念：

redis是一种开源的，基于内存的和C/S，高性能的键值型NoSQL的基本数据库。可以用作数据库，缓存和消息中间的组件。端口号是6379。

2）关系型数据库+非关系型

关系型数据库 = 用 "表格" 存数据，像 Excel 一样

核心特点

数据存在 表（table） 里

表有固定的 列（字段），结构必须提前定义

支持 SQL 语言 查询

强调 事务、一致性、安全（钱、订单、用户信息必须用它）

表和表之间可以 关联（外键）

典型代表

MySQL

Oracle

SQL Server

PostgreSQL

优点

数据安全、严谨、不会乱

支持复杂查询、事务（ACID）

适合存结构化数据：用户、订单、商品

缺点

扩展性差，大数据高并发吃力

表结构改起来麻烦

不适合存海量非结构化数据

非关系型数据库 = 不用表格存，灵活、快、高并发

NoSQL = Not Only SQL（不仅仅是 SQL）

核心特点

没有固定表结构，想存什么存什么

不强调严格关系

追求 快、高并发、海量存储

数据模型灵活：key-value、文档、列、图

四大类（你课件里也讲了）

KV 键值型（Redis、Memcached）

文档型（MongoDB）

列存储（HBase）

图数据库（Neo4j，社交关系）

优点

速度极快（Redis 纯内存）

高并发轻松扛

水平扩展强，大数据轻松应对

结构灵活，随时加字段

缺点

事务、一致性不如关系型数据库

不适合存特别严谨的数据（如金融交易）

3）redis的基本操作

Redis默认有16个数据库，默认使用的是第0个数据库，可以通过select切换数据库。

select

切换数据库格式：select index

sql 复制代码

127.2.2.1：6379> select 3  #切换数据库
OK

dbsize

查看数据的大小，格式：dbsize

sql 复制代码

127.0.0.1:6379[3]> DBSIZE  # 查看数据库的大小
(integer) 0
127.0.0.1:6379[3]> set name wangold
OK
127.0.0.1:6379[3]> set age 28
OK
127.0.0.1:6379[3]> DBSIZE
(integer) 2

keys

查看所有的 key，格式：keys *

sql 复制代码

127.0.0.1:6379[3]> KEYS *  #查看所有的key
1) "name"
2) "age"

flushdb flushall

清空当前数据库和清空所有的数据

sql 复制代码

127.0.0.1:6379[3]> FLUSHDB  #清空当前数据库
OK
127.0.0.1:6379[3]> KEYS *
(empty array)
127.0.0.1:6379[3]> FLUSHALL  #清空所有的数据库
OK

4）为什么redis是单线程的？

redis是很快的，官方标识，redis是基于内存操作的，cpu不是redis的性能瓶颈，redis的瓶颈就是根据机器的内存和网络宽带，既然可以使用单线程实现，就使用单线程了。
Redis为什么单线程还这么快？
误区1：高性能的服务器一定是多线程的
误区2：多线程（CPU上下文切换）一定比单线程效率高
核心： Redis是将所有的数据全部放在内存中的，所以说使用单线程去操作效率就是最高的，相比多
线程，减少了CPU上下文切换的耗时。对于内存系统来说，没有上下文切换效率就是最高的，多次读写
都是在一个CPU上的。

2.redis五个基本类型

redis---key

一、字符串（String）

定义：最基础类型，key = 字符串，value = 字符串 / 数字 / 二进制，最大 512MB。

基础操作

cpp 复制代码

# 1. 设置键值对
SET name "张三"

# 2. 获取值
GET name  # 返回 "张三"

# 3. 不存在才设置（分布式锁核心）
SETNX lock 1  # 成功返回1，失败返回0

# 4. 设置并指定过期时间（秒）
SETEX code 60 1234  # 60秒后自动删除

# 5. 批量设置/批量获取
MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3
MGET k1 k2 k3  # 返回 v1 v2 v3

# 6. 删除键
DEL name

数值操作（原子性，高并发安全）

cpp 复制代码

SET num 10

# 自增1
INCR num  # 11

# 自减1
DECR num  # 10

# 自增指定数字
INCRBY num 5  # 15

# 自减指定数字
DECRBY num 5  # 10

高级操作

cpp 复制代码

# 追加字符串
APPEND name "李四"  # name 变成 "张三李四"

# 获取字符串长度
STRLEN name

# 覆盖指定位置字符串
SETRANGE name 2 "666"

二、列表（List）

定义：有序、可重复、双向链表，支持左右两边插入 / 弹出。

添加元素

sql 复制代码

# 1. 左边插入（头插）
LPUSH fruits apple banana

# 2. 右边插入（尾插）
RPUSH fruits orange grape

# 3. 插入到某个元素前/后
LINSERT fruits before "orange" "pear"

查询元素

sql 复制代码

# 1. 获取全部元素（0=开始，-1=最后）
LRANGE fruits 0 -1

# 2. 获取列表长度
LLEN fruits

# 3. 获取指定下标元素
LINDEX fruits 1

删除 / 弹出元素

sql 复制代码

# 1. 左边弹出（删除第一个）
LPOP fruits

# 2. 右边弹出（删除最后一个）
RPOP fruits

# 3. 删除指定个数的元素
LREM fruits 2 "apple"  # 删除2个apple

# 4. 保留指定区间，其余删除
LTRIM fruits 0 2

高级操作

sql 复制代码

# 右边弹出并左边插入到另一个列表
RPOPLPUSH list1 list2

三、哈希（Hash）

定义：key=field-value 结构，适合存对象（用户、商品）。

添加 / 修改字段

sql 复制代码

# 1. 设置单个字段
HSET user:1001 name "张三" age 20

# 2. 批量设置
HMSET user:1001 phone 13800138000 sex 男

查询字段

sql 复制代码

# 1. 获取单个字段
HGET user:1001 name

# 2. 批量获取字段
HMGET user:1001 age phone

# 3. 获取所有字段+值
HGETALL user:1001

# 4. 获取所有字段名
HKEYS user:1001

# 5. 获取所有值
HVALS user:1001

# 6. 获取字段数量
HLEN user:1001

删除 / 判断

sql 复制代码

# 1. 删除指定字段
HDEL user:1001 sex

# 2. 判断字段是否存在
HEXISTS user:1001 name

# 3. 字段数值自增
HINCRBY user:1001 age 1

四、集合（Set）

定义：无序、不可重复、自动去重，支持交集 / 并集 / 差集。

添加 / 删除

sql 复制代码

# 1. 添加元素
SADD tags java python redis

# 2. 删除元素
SREM tags java

# 3. 随机弹出一个元素
SPOP tags

查询元素

cs 复制代码

# 1. 查看所有元素
SMEMBERS tags

# 2. 判断元素是否存在
SISMEMBER tags python

# 3. 集合大小
SCARD tags

# 4. 随机获取元素（不删除）
SRANDMEMBER tags 2

集合运算（最强大功能）

cpp 复制代码

SADD set1 a b c
SADD set2 c d e

# 1. 交集（共同拥有）
SINTER set1 set2  # c

# 2. 并集（合并去重）
SUNION set1 set2  # a b c d e

# 3. 差集（set1有，set2没有）
SDIFF set1 set2  # a b

五、有序集合（Sorted Set / ZSet）

定义：按 score 自动排序、不重复，专门做排行榜。

添加 / 修改

cs 复制代码

# 1. 添加元素（score 在前，value 在后）
ZADD rank 95 "张三" 98 "李四" 88 "王五"

# 2. 修改分数
ZINCRBY rank 2 "张三"  # 95+2=97

排序查询（核心）

cpp 复制代码

# 1. 正序查询（分数从低到高）
ZRANGE rank 0 -1 WITHSCORES

# 2. 倒序查询（分数从高到低，排行榜专用）
ZREVRANGE rank 0 -1 WITHSCORES

# 3. 获取元素分数
ZSCORE rank "李四"

# 4. 获取元素排名（正序/倒序）
ZRANK rank "张三"   # 正序排名
ZREVRANK rank "张三" # 倒序排名

统计 / 删除

cpp 复制代码

# 1. 删除元素
ZREM rank "王五"

# 2. 统计分数区间数量
ZCOUNT rank 90 100

# 3. 删除指定排名区间元素
ZREMRANGEBYRANK rank 0 1

# 4. 删除指定分数区间元素
ZREMRANGEBYSCORE rank 80 90

3.redis的三种特殊类型

一、Geospatial（地理空间类型）

核心定义

专门用来存储地理位置信息 （经纬度），并支持计算两地距离、查找指定范围内的地点等地理计算。

底层原理：本质是用 ZSet（有序集合） 实现的，把经纬度编码成一个分数存储。

核心命令

sql 复制代码

# 1. 添加地理位置（经度、纬度、名称）
GEOADD key 经度 纬度 名称 [经度 纬度 名称 ...]

# 示例：添加北京、上海、广州的坐标
GEOADD city 116.40 39.90 beijing 121.47 31.23 shanghai 113.27 23.13 guangzhou

# 2. 计算两个地点之间的距离（单位：m/km/mi/ft）
GEODIST key 名称1 名称2 [单位]

# 示例：计算北京到上海的距离（公里）
GEODIST city beijing shanghai km

# 3. 查找以某个坐标为中心，指定半径内的所有地点
GEORADIUS key 经度 纬度 半径 单位 [WITHDIST] [WITHCOORD]

# 示例：查找以北京为中心，1000公里内的城市
GEORADIUS city 116.40 39.90 1000 km

# 4. 获取指定地点的经纬度
GEOPOS key 名称

适用场景

附近的人、附近的门店（美团 / 饿了么、微信附近的人）
打车软件计算司机与乘客距离
地理围栏、位置推荐

二、HyperLogLog（基数统计类型）

核心定义

专门用来做基数统计 （统计一组数据中不重复元素的个数 ），占用内存极小（仅 12KB），支持海量数据统计。

特点：有极小误差（约 0.81%），不存储原始数据，只存统计结构，适合不需要精确值的场景。

核心命令

sql 复制代码

# 1. 添加元素
PFADD key 元素1 元素2 ...

# 示例：统计网站UV（添加用户ID）
PFADD uv:20260331 user1 user2 user3 user1

# 2. 统计基数（不重复元素数量）
PFCOUNT key

# 示例：查询今日独立访客数
PFCOUNT uv:20260331

# 3. 合并多个HyperLogLog（统计多天总UV）
PFMERGE destKey sourceKey1 sourceKey2 ...

# 示例：合并3天UV
PFMERGE uv:total uv:20260330 uv:20260331

适用场景

统计网站 / APP 独立访客（UV）
统计页面日活、月活
海量数据去重计数（不要求 100% 精确）

三、Bitmap（位图类型）

核心定义

本质是String 类型的特殊用法 ，把字符串当成二进制位（bit）数组 来用，极致节省内存。

1 个 Byte = 8bit，1MB 可以存储 838 万个 bit 位 ，适合存储二状态数据（是 / 否、0/1）。

核心命令

sql 复制代码

# 1. 设置指定位置的bit值（0或1）
SETBIT key offset value

# 示例：记录用户1001今日签到（offset=用户ID，1=已签到）
SETBIT sign:20260331 1001 1

# 2. 获取指定位置的bit值
GETBIT key offset

# 示例：查询用户1001是否签到
GETBIT sign:20260331 1001

# 3. 统计key中bit为1的数量
BITCOUNT key [start end]

# 示例：统计今日总签到人数
BITCOUNT sign:20260331

适用场景

用户签到、打卡统计
用户是否在线、是否已读
黑名单 / 白名单快速判断
海量用户状态标记

4.事务

一、Redis 事务核心特性

一次性，顺序性，排他性，执行一系列的命令！

MySQL 中的事务，要么同时成功，要么同时失败，必须保证原子性！
Redis 单条命令是保证原子性的，但是 Redis 的事务不保证原子性！
Redis 事务是没有隔离级别的概念

1、Redis 的事务机制

事务使用过程

Redis 的事务使用分为三步：

开启事务 -- multi
命令入队 -- ......
执行事务 -- exec

所有的命令在事务中，并没有直接被执行！只有发起执行命令的时候才会执行！

正常执行事务

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> multi        # 开启事务
OK
127.0.0.1:6379> set k1 v1    # 命令入队
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2    # 命令入队
QUEUED
127.0.0.1:6379> get k2       # 命令入队
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k3 v3    # 命令入队
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec         # 执行事务
1) OK
2) OK
3) "v2"
4) OK

放弃事务 discard

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k4 v4
QUEUED
127.0.0.1:6379> discard      # 放弃事务
OK
127.0.0.1:6379> get k4       # 事务队列中的命令都不会执行
(nil)

编译型异常（命令有错），事务中所有的命令都不会被执行

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> getset k2    # 命令不正确
(error) ERR wrong number of arguments for 'getset' command
127.0.0.1:6379> set k3 v3
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec         # 执行事务时，其他命令也不会执行
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379> get k1
(nil)
127.0.0.1:6379> get k3
(nil)

执行时异常，如果事务队列中存在语法性错误，执行命令的时候，其他命令可以正常执行，错误命令抛出异常

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379> set k1 "v1"
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> incr k1      # 会执行的时候失败
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k3 v3
QUEUED
127.0.0.1:6379> get k2
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec         # 执行事务是，第一个命令执行出错，其他命令依旧会执行
1) (error) ERR value is not an integer or out of range
2) OK
3) OK
4) "v2"
127.0.0.1:6379> get k2
"v2"

2、Redis 的乐观锁 Watch

悲观锁 & 乐观锁

悲观锁：很悲观，认为什么时候都会出问题，无论做什么都会加锁！但是影响效率！
乐观锁：很乐观，认为什么时候都不会出问题，所以不会加锁！更新数据时去判断一下，在此期间是否有人修改过这个数据！MySQL 的 version 的使用：先获取 version，更新数据时比较 version，看 version 是否被修改

Redis 的监视测试

1、正常执行成功！

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> set money 100
OK
127.0.0.1:6379> set out 0
OK
127.0.0.1:6379> watch money    #监视money对象
OK
127.0.0.1:6379> multi           #事务正常结束，数据期间没有发生变动，这个时候就正常执行成功
OK
127.0.0.1:6379> decrby money 20
QUEUED
127.0.0.1:6379> incrby out 20
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 80
2) (integer) 20

2、多线程修改值，使用 watch 可以当做 Redis 的乐观锁操作！

A 客户端执行命令集合

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> get money
"80"
127.0.0.1:6379> set money 1000
OK

B 客户端执行命令集合

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> watch money
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> DECRBY money 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCRBY out 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec             # 在该命令执行之前，A客户端执行了set命令修改了money的值，就会导致事务执行失败
(nil)

watch 监视下的事务执行失败后，可以 unwatch 解锁，在重新开始监视

sql 复制代码

127.0.0.1:6379> UNWATCH          #事务执行失败，先解锁
OK
127.0.0.1:6379> WATCH money      #获取最新的值，再次监视
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> DECRBY money 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCRBY out 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec             # 比对监视的值是否发生变化，如果没有变化，可以执行成功，如果变量被修改了，执行失败
1) (integer) 990
2) (integer) 30