Redis：不只是缓存那么简单（二）

专栏：Redis 修行录

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一、环境搭建

[1.1. 在 Linux 上安装 Redis](#1.1. 在 Linux 上安装 Redis)

[1.2. Redis 客户端](#1.2. Redis 客户端)

[二、Redis 通用命令](#二、Redis 通用命令)

[2.1. 查看官方文档](#2.1. 查看官方文档)

[2.2. GET 和 SET](#2.2. GET 和 SET)

[1. GET 命令](#1. GET 命令)

[2. SET 命令](#2. SET 命令)

[2.3. KEYS 命令](#2.3. KEYS 命令)

[2.4. EXISTS 命令](#2.4. EXISTS 命令)

[2.5. DEL 命令](#2.5. DEL 命令)

[2.6. EXPIRE 命令](#2.6. EXPIRE 命令)

[2.7. TTL 命令](#2.7. TTL 命令)

[2.8. Redis 的 key 过期策略](#2.8. Redis 的 key 过期策略)

[2.9. TYPE 命令](#2.9. TYPE 命令)

一、环境搭建

1.1. 在 Linux 上安装 Redis

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# 查找所有包含 redis 的软件包
dnf search redis

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# 安装 Redis
dnf install redis

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# 安装完之后启动 Redis
sudo systemctl start redis

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# 找出进程名为 redis 的网络信息
netstat -anp|grep redis

但是这里我们会发现，Redis 客户端绑定了 127.0.0.1，这就意味着我们只能在自己的主机上进行访问，无法实行跨主机访问，这时我们就需要修改配置文件。

bash 复制代码

cd /etc/

Redis 的配置文件里面包含了 Redis 相关内容。

bash 复制代码

vim redis.conf

将 IP 改为 0.0.0.0，protected-mode 改为 no。改完配置之后，我们需要重新启动 Redis。

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# 重启命令
sudo systemctl restart redis
#查看 Redis 状态
service redis status

1.2. Redis 客户端

启动好 Redis 之后，输入命令 redis-cli，就可以连接上自己的主机端口，再按一下 ctrl+d 就可以退出。redis-cli 用于与 Redis 服务端建立连接，执行所有 Redis 命令，完成数据操作、服务管理、集群管控等全场景操作。

交互式方式：通过redis-cli -h {主机IP} -p {端口}连接（默认本地 127.0.0.1:6379 可省略参数），进入交互终端后逐行执行命令，适合调试和学习。

命令方式：通过redis-cli -h {主机IP} -p {端口} {Redis命令}直接执行命令并返回结果，无需进入交互模式，适合脚本自动化执行。

二、Redis 通用命令

2.1. 查看官方文档

我们先来到 Redis 的官网：https://redis.io/。在右上角的搜索框里面，我们可以搜索一些命令，例如"ping"。

2.2. GET 和 SET

1. GET 命令

GET 命令用于获取指定 key 的字符串值，其语法为 GET key。在返回值与行为上，如果 key 存在则返回对应的字符串值，若 key 不存在则返回特殊值 nil（在 RESP3 协议中为 Null 响应），而当 key 存储的值不是字符串类型时，该命令会返回错误，因为 GET 仅支持处理字符串值，此命令的时间复杂度为 O (1)。

2. SET 命令

该命令包含多个常用可选参数，其中存在性条件参数里，NX 表示仅当 key 不存在时才设置该 key，XX 则表示仅当 key 已经存在时才设置；值匹配条件参数为 Redis 8.4.0 版本起引入，IFEQ/IFNE 分别代表仅当 key 的当前值与指定值相等、不相等时才进行设置，IFDEQ/IFDNE 则是仅当 key 的当前值的哈希摘要与指定的哈希摘要相等、不相等时才执行设置；返回值选项中的 GET，可在设置新值的同时返回该 key 原来存储的旧字符串值，若 key 此前不存在则返回 nil，若旧值不是字符串则会返回错误并中止 SET 操作；过期时间（TTL）选项中，EX/PX 可将过期时间分别设置为指定的秒数、毫秒数，EXAT/PXAT 能将过期时间分别设为指定的 Unix 时间戳（秒 / 毫秒），KEEPTTL 则用于保留该 key 现有的过期时间，不对其进行修改。

set 的常见应用场景：SET 命令的参数组合常被用于实现简单的分布式锁机制，客户端可通过执行SET resource-name anystring NX EX max-lock-time尝试获取锁，返回 OK 代表获取成功，锁会在指定时间后自动释放，返回 Nil 则表示锁已被其他客户端占用。后续可通过校验 token 并搭配 Lua 脚本执行 DEL 命令安全解锁，不过官方更推荐使用容错性更优的 Redlock 算法来实现分布式锁。

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set key1 value1
get key1
set key2 value2
get key2
set "key3" 'value3'
get "key3"
get key3

Redis 对于大小写是不敏感的。Redis 服务器底层并不关心你是否使用了引号，它只存储原始的字节数据。如果键或值只包含连续的普通字符（字母、数字、常规符号），中间没有空格或特殊的控制字符，可以直接输入，不需要加任何引号。如果键或值中包含空格，就必须使用引号将其包裹。否则，redis-cli 会将空格后的内容解析为多余的命令参数，导致 ERR wrong number of arguments 语法错误。

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# 正确
set 'my key' 'hello world'
# 错误
set my key hello world

2.3. KEYS 命令

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# 语法
KEYS pattern

Redis KEYS 命令不支持原生正则表达式，仅适配 glob-style 模式匹配键名。

模式符	作用	示例	匹配结果
?	匹配单个任意字符	h?llo	hello、hallo、hxllo
*	匹配任意个字符（含 0 个）	h*llo	hllo、heeeello
[ae]	匹配括号内任一字符	h[ae]llo	hello、hallo（不匹配 hillo ）
[^e]	匹配非括号内的字符	h[^e]llo	hallo、hbllo（不匹配 hello ）
[a-b]	匹配指定范围内的字符	h[a-b]llo	hallo、hbllo
\	转义特殊字符（匹配字面量）	h*llo	仅匹配 h*llo

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set hello 1
set hallo 1
set hbllo 1
set heeello 1
keys h?llo
keys h*llo
keys h[ae]llo
keys h[^e]llo
keys h[a-b]llo

keys 命令的时间复杂度为。所以在生产环境上，一般禁止使用 keys 命令，尤其是 keys *。生产环境上的 keys 可能会非常多，而 Redis 是一个单线程的服务器，执行 keys * 命令就会非常长，就会使 Redis 服务器发生阻塞。

2.4. EXISTS 命令

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# 语法
EXISTS key

EXISTS 命令的核心功能是判断一个或多个指定 key 是否存在，语法为EXISTS key [key ...]。其返回值为整数，代表参数中实际存在的 key 数量，若同一存在的 key 被多次提及也会重复计数，比如执行EXISTS somekey somekey会因 somekey 存在而返回 2。命令时间复杂度为，N 是待检查 key 的数量。

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exists key1
exists hello
exists heello

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exists hello hello
exists hello

网络往返时间（RTT）

Redis 中主要的性能瓶颈几乎总是网络，而非内存内的执行速度。单条命令：执行 `EXISTS hello hello` 仅需客户端与 Redis 服务器之间进行一次网络往返。两条命令：执行两次 `EXISTS hello` 则需要两次独立的网络往返。即便使用流水线将两条命令批量一次性发送，服务器仍需处理两个独立的网络数据载荷。

协议解析与指令分发

Redis 采用 RESP（Redis 序列化协议）进行通信。单条命令：Redis 服务器仅需解析一次协议数组，在内部字典中查询一次 `EXISTS` 命令，并构建一个整型响应结果。两条命令：Redis 需两次解析 RESP 格式，两次分发命令，且需分配内存来格式化两个独立的响应内容。

从 Redis 3.0.3 开始，EXISTS 命令已更新为支持多个键（EXISTS key [key ...]）。如果多次传入完全相同的键，Redis 会将其计入每次出现的情况。

因此，如果键 hello 存在，执行 EXISTS hello hello 将返回 (Integer) 2。虽然从技术上讲，服务器会在内存中执行两次哈希表查找，但额外查找所消耗的纳秒级 CPU 成本，远低于通过省去第二次网络请求所节省的时间和资源。

2.5. DEL 命令

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# 语法
DEL key [key ...]

DEL 命令是一个基础且常用的 Redis 键空间命令，主要用于删除一个或多个指定的 key，如果在操作中遇到了不存在的 key，该命令会自动将其忽略。它的基本语法为 DEL key [key ...]。命令执行完成后，会返回一个整数类型的响应（Integer reply），用来表示实际成功被移除的 key 的总数。此外，开发者需要注意，在 Redis 集群（clustered Redis environments）环境中执行该命令时，其行为可能会因多键操作的规则而有所不同。

在性能和时间复杂度方面，DEL 命令的整体复杂度为 O(N)，其中 N 代表即将被移除的 key 的数量。针对单个被删除的 key，其耗时取决于所存储的数据类型：如果该 key 存储的是普通的字符串（string）值，那么删除它的时间复杂度仅为 O(1)；但如果该 key 存储的是诸如列表（list）、集合（set）、有序集合（sorted set）或哈希（hash）等非字符串形式的复杂结构，那么删除这个 key 的时间复杂度就会变成 O(M)，这里的 M 代表该数据结构内部实际包含的元素个数。

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del heeello
del hcllo

Redis 中的 DEL 和 MySQL 中的 DROP 属于不同层级的操作。因为 DEL 用于删除指定的 Key 及其关联的 Value，删除完之后该 Key 消失，该 Key 占用的内存也会被释放。而 DROP 属于数据定义语言，用于彻底销毁数据库对象，删除完之后，除非有备份，否则表不再存在。

2.6. EXPIRE 命令

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EXISTS key [key ...]

EXPIRE 命令是 Redis 中非常基础且高频使用的键空间指令，主要功能是为指定的 key 设置生存时间（以秒为单位），其执行的时间复杂度为 O(1)。该命令的基本语法为 `EXPIRE key seconds [NX | XX | GT | LT]`。在 Redis 的术语中，被赋予了超时时间的 key 通常被称为"易失的"（volatile）。当设定的时间耗尽后，对应的 key 就会被系统自动删除。如果对一个 key 成功设置了超时时间，命令会返回整数 1；如果目标 key 不存在，或者因为用户提供的选项条件未满足而跳过了操作，则会返回整数 0。需要特别注意的是，如果为该命令传入了一个非正数的超时时间，该 key 会被立刻删除并触发 `del` 事件，而不是常规的 `expired` 事件。

关于过期状态的维护机制，只有当执行了诸如 `DEL`、`SET`、`GETSET` 等会直接删除或完全覆盖该 key 内容的指令时，其关联的超时时间才会被清除。如果仅仅是对 key 存储的数据进行局部或概念上的修改（例如使用 `INCR` 递增数值、使用 `LPUSH` 向列表追加元素或通过 `HSET` 修改哈希字段），其原有的超时时间将保持不变。开发者也可以随时使用 `PERSIST` 命令显式地清除超时限制，让 key 重新变回持久化状态。此外，当使用 `RENAME` 命令对 key 进行重命名时，相关的生存时间（TTL）会一并转移到新名称上；如果在重命名时覆盖了另一个已存在的 key，那么新的 key 将直接继承原有 key 的所有特性。

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expire key1 10
get key1
# 10 秒之后再次查询
get key1

2.7. TTL 命令

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# 语法
TTL key

TTL 用于查询并返回一个 key 的剩余过期时间，单位为秒。返回具体的剩余生存时间（整数，以秒为单位），如果指定的 key 存在，但没有设置任何关联的过期时间，命令将返回 -1，如果指定的 key 不存在，命令将返回 -2。执行的时间复杂度为 O(1)。

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expire key2 15
ttl key2

2.8. Redis 的 key 过期策略

如果 Redis 里有百万级甚至千万级带过期时间的 key，直接遍历所有 key 检查过期会导致 CPU 被打满，严重影响服务性能，因此必须设计高效的过期清理方案。Redis 为了高效处理上述问题，采用了定期删除 + 惰性删除双策略组合，同时配合内存淘汰机制兜底。

惰性删除：访问时触发删除

不会主动扫描过期 key，只有当客户端访问这个 key 时，Redis 才会检查它的过期时间：如果 key 已过期：立即删除该 key，并返回 nil 给客户端；如果 key 未过期：正常返回 key 的值。但这种策略存在内存泄漏风险------ 如果一个过期 key 永远不会被访问，它会一直占用内存，直到 Redis 重启或被其他机制清理。

定期删除：定时抽样清理

Redis 会每隔一段时间（默认每秒 10 次，可通过 hz 配置调整），主动执行一次过期 key 清理操作：从所有带过期时间的 key 中，随机抽取一小部分（默认 20 个）进行检查；删除其中已经过期的 key；；如果本轮抽样中，过期 key 的比例超过 25%，则重复执行抽样删除，直到比例低于 25% 或达到本次执行的时间上限（默认 25ms），避免阻塞主线程。

2.9. TYPE 命令

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# 语法
TYPE key

TYPE 命令主要用于查询并返回存储在指定 key 处的数据类型的字符串表示形式。其基本语法结构为 TYPE key。在执行后，如果指定的 key 存在，该命令会返回对应的数据类型（如 `string`、`list`、`set`、`zset`、`hash`、`stream` 或 `vectorset`）；而如果该 key 不存在，命令则会返回 `none`。该命令的执行非常高效，时间复杂度仅为 O(1)。