Redis&Python 梳理

目录

• 一，基础概念
• • sql与nosql
  • redis特征
• 二，安装部署Redis
• 三，Redis常见命令
• • Redis数据结构介绍
  • 通用命令
  • String类型
  • Hash类型
  • List类型
  • Set类型
  • SortedSet类型（ZSet）
• [四、Python 操作 Redis](#四、Python 操作 Redis)
• • [4.1 Redis 连接方式](#4.1 Redis 连接方式)
  • • [4.1.1 单连接](#4.1.1 单连接)
    • [4.1.2 连接池（生产环境首选）](#4.1.2 连接池（生产环境首选）)
  • [4.2 数据操作](#4.2 数据操作)
  • • [4.2.1 String 字符串](#4.2.1 String 字符串)
    • [4.2.2 Hash 哈希](#4.2.2 Hash 哈希)
    • [4.2.3 List 列表](#4.2.3 List 列表)
    • [4.2.4 Set 集合](#4.2.4 Set 集合)
    • [4.2.5 ZSet 有序集合](#4.2.5 ZSet 有序集合)
• [五、Redis 核心高级特性](#五、Redis 核心高级特性)
• • [5.1 管道 Pipeline（优化批量IO）](#5.1 管道 Pipeline（优化批量IO）)
  • [5.2 事务 Transaction（保证原子性）](#5.2 事务 Transaction（保证原子性）)

一，基础概念

sql与nosql

特性	SQL（关系型数据库）	NoSQL（非关系型数据库）
数据结构	结构化 (Structured)	非结构化
数据关联	关联的 (Relational)	无关联的
查询方式	SQL查询	非SQL
事务特性	ACID	BASE

• 关系型数据库要求预先定义严格的表结构（Schema），如字段类型、长度等，插入的数据必要按照预定义的格式；而NoSQL则非常灵活，可以存储键值对、文档、图等不同形态的数据，且插入数据没有严格的约束。
• ACID强调事务的强一致性，而BASE则追求高可用性和最终一致性，更适合大规模分布式系统

redis特征

redis是基于内存存储的高性能nosql数据库，其核心特性如下：

• 丰富的键值类型：Value不仅仅是字符串，还支持多种数据结构。
• 单线程与原子性：所有命令在一个线程中顺序执行，确保了单个命令的原子性。
• 极致性能：基于内存操作、I/O多路复用和高效编码，延迟极低
• 持久化支持：可以将内存中的数据异步保存到磁盘，防止数据丢失
• 高可用与扩展：支持主从复制、分片集群，满足高并发场景。

二，安装部署Redis

我是在centos7通过docker部署的redis，当然你也可以用原生方式部署，本篇博客讲解的docker部署是基于熟悉docker的朋友，对新手不是很友好，对docker不熟悉的朋友可以看下我的讲解docker的博客或者其他方式部署Redis。

• 拉取镜像，我这里用的是6.2.6版本，需要其他版本，直接指定版本号即可。

  ```bash
  docker pull redis:6.2.6
  ```

• 如果docker配置的镜像源、镜像加速器等配置失效，镜像拉取不下来，直接在这个网站上拉取docker国内镜像源，找到指定版本，拉倒最下面，有相应的拉取命令，直接执行即可。

  

• 创建data和config宿主机数据卷目录，在config目录中创建redis.conf配置文件，在配置文件中按需配置，一个比较常用的配置内容如下：

  bind 0.0.0.0
  # 保护模式，如果设置了密码和绑定，可以关闭。但建议保持开启，并确保设置了密码。
  protected-mode no
  
  # 服务端口
  port 6379
  
  # 设置访问密码，请修改为你的强密码
  requirepass zcdjhzcl
  
  # 设置最大内存限制
  maxmemory 256mb
  
  # 设置内存淘汰策略
  maxmemory-policy allkeys-lru
  
  # 启用 AOF 持久化
  appendonly yes
  
  # AOF 文件名称
  appendfilename "appendonly.aof"
  
  # 其他可选配置
  # 设置日志级别
  loglevel notice
  
  # 设置日志文件路径（在容器内）
  logfile "/data/redis-server.log"
  
  # 设置数据库数量
  databases 4

• docker run 启动Redis应用，需要注意你的数据卷位置不要出错，最后redis-server /etc/redis/redis.conf会覆盖Redis镜像中的应用启动命令。

  docker run -d \
    --name my-redis \
    -p 6379:6379 \
    -v /path/on/your/host/redis.conf:/etc/redis/redis.conf \
    -v /path/on/your/host/data:/data \
    redis:6.2.7 \
    redis-server /etc/redis/redis.conf

• 通过docker logs -f my-redis 查看Redis启动日志，后续Redis的运行日志可以在配置的数据卷目录data目录中的redis-server.log文件查看

• 部署完成之后，Redis默认会安装命令行客户端工具redis-cli，我们可以通过docker exec -it my-redis bash进入redis容器内部，然后通过redis-cli -h hostname -p port -a password 指定端口、密码连接本地redis

三，Redis常见命令

Redis数据结构介绍

• Redis是Key-Value数据库，Key通常是字符串，而Value则支持多种数据类型，这也是Redis强大功能的基石：

  数据结构	形式示例	说明
  String（字符串）	"hello world"	Redis最基本的数据类型，二进制安全，可以存储字符串、整数或浮点数，一个key对应一个value
  Hash（哈希）	{name: "Jack", age: 21}	键值对集合，适合存储对象信息。每个Hash可以存储大量的字段和值
  List（列表）	[A -> B -> C]	有序的字符串列表，按照插入顺序排序。支持从头部或尾部添加/移除元素，底层是双向链表实现
  Set（集合）	{A, B, C}	无序的、唯一元素的字符串集合。通过哈希表实现，支持高效的添加、删除和查找操作，以及交集、并集等集合运算
  Sorted Set（有序集合）	{A:1, B:2, C:3}	有序的、唯一元素的集合。每个元素都关联一个分数（score），Redis根据分数为元素进行从小到大的排序

• 在Redis客户端中，可以使用help @的命令来查看不同分组下的命令，例如help @string。

通用命令

这些命令不针对特定数据类型，是所有Key都可以使用的：

命令	语法	描述	注意事项
KEYS	KEYS pattern	查找所有符合给定模式pattern的key	生产环境慎用，可能阻塞服务
DEL	DEL key	删除一个指定的key	可以同时删除多个key：DEL key1 key2 key3
EXISTS	EXISTS key	判断某个key是否存在	返回1表示存在，0表示不存在
EXPIRE	EXPIRE key seconds	为key设置过期时间，到期自动删除	时间单位为秒，设置成功返回1，失败返回0
TTL	TTL key	查看key的剩余生存时间	返回剩余秒数，-1表示永不过期，-2表示key不存在

String类型

String是最简单的类型，但也可以是整数或浮点数。

命令	语法	描述	返回值	示例
SET	SET key value	设置指定key的值	OK（成功时）	SET username "john"
GET	GET key	获取指定key的值	key的值（存在时）或nil（不存在时）	GET username → "john"
MSET	MSET k1 v1 k2 v2 ...	批量设置多个key-value对	OK	MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3
MGET	MGET k1 k2 ...	批量获取多个key的值	值列表	MGET k1 k2 → "v1", "v2"
INCR	INCR key	将key中储存的数字值增一	递增后的值	INCR counter → 1
INCRBY	INCRBY key increment	为key的值增加指定的整数值	增加后的值	INCRBY counter 5 → 6
SETNX	SETNX key value	仅当key不存在时设置值	1（设置成功）或0（未设置）	SETNX lock 1 → 1
SETEX	SETEX key seconds value	设置值并指定过期时间（秒）	OK	SETEX session 3600 "data"

Hash类型

适合存储对象，可以将对象的每个字段独立存储和修改，value也是键值对的格式

命令	语法	描述	返回值	示例
HSET	HSET key field value	设置哈希表字段值	1（新字段）或0（更新字段）	HSET user:1 name "John"
HGET	HGET key field	获取哈希表字段值	字段值或nil	HGET user:1 name → "John"
HMSET	HMSET key f1 v1 f2 v2 ...	批量设置多个字段值	OK	HMSET user:1 name "John" age 30
HMGET	HMGET key f1 f2 ...	批量获取多个字段值	值列表	HMGET user:1 name age → "John", "30"
HGETALL	HGETALL key	获取所有字段和值	字段值交替的列表	HGETALL user:1 → "name", "John", "age", "30"
HKEYS	HKEYS key	获取所有字段名	字段名列表	HKEYS user:1 → "name", "age"
HINCRBY	HINCRBY key field increment	为哈希表字段的整数值加上增量	增加后的值	HINCRBY user:1 age 1 → 31

List类型

一个有序、元素可重复的双向链表。可以从队头队尾双向插入获取数据，常用来做异步队列、朋友圈点赞列表等。

命令	语法	描述	返回值	示例
LPUSH	LPUSH key element	从列表左侧插入一个或多个元素	插入后列表长度	LPUSH queue task1 → 1
LPOP	LPOP key	从列表左侧弹出并返回一个元素	弹出的元素或nil	LPOP queue → "task1"
RPUSH	RPUSH key element	从列表右侧插入一个或多个元素	插入后列表长度	RPUSH queue task2 → 1
RPOP	RPOP key	从列表右侧弹出并返回一个元素	弹出的元素或nil	RPOP queue → "task2"
LRANGE	LRANGE key start end	获取指定索引范围内的元素	元素列表	LRANGE queue 0 -1 → "task1", "task2"
BLPOP	BLPOP key timeout	阻塞式左弹出，列表为空时等待	弹出元素信息或nil（超时）	BLPOP queue 10 → "queue", "task1"

• 栈：同进同出，使用LPUSH和LPOP（或RPUSH和RPOP）。
• 队列：先进先出，使用LPUSH和RPOP。
• 阻塞队列：使用LPUSH和BRPOP。

Set类型

无序、元素不可重复的集合，支持交集、并集、差集等操作，适合标签、共同好友等场景。

命令	语法	描述	返回值	示例
SADD	SADD key member	向集合添加一个或多个元素	成功添加的元素数量	SADD tags "redis" "db" → 2
SREM	SREM key member	从集合删除一个或多个元素	成功删除的元素数量	SREM tags "db" → 1
SCARD	SCARD key	获取集合的元素个数	集合基数（元素数量）	SCARD tags → 1
SISMEMBER	SISMEMBER key member	判断元素是否在集合中	1（存在）或0（不存在）	SISMEMBER tags "redis" → 1
SMEMBERS	SMEMBERS key	获取集合所有元素	元素列表	SMEMBERS tags → "redis"
SINTER	SINTER key1 key2	求多个集合的交集	交集元素列表	SINTER set1 set2 → "common"
SDIFF	SDIFF key1 key2	求多个集合的差集	差集元素列表	SDIFF set1 set2 → "set1_only"
SUNION	SUNION key1 key2	求多个集合的并集	并集元素列表	SUNION set1 set2 → "a","b","c"

SortedSet类型（ZSet）

• 在Set的基础上，为每个元素关联一个分数（score），从而实现排序。底层由跳表实现，查询性能高。是实现排行榜功能的理想选择。
• 注意：所有的排名默认都是升序，如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可

命令	语法	描述	返回值	示例
ZADD	ZADD key score member	向有序集合添加元素	成功添加的元素数量	ZADD ranking 95 "Alice" → 1
ZREM	ZREM key member	从有序集合删除元素	成功删除的元素数量	ZREM ranking "Alice" → 1
ZSCORE	ZSCORE key member	获取元素的分数值	分数值或nil	ZSCORE ranking "Alice" → "95"
ZRANK	ZRANK key member	获取元素升序排名（从0开始）	排名或nil	ZRANK ranking "Alice" → 0
ZREVRANK	ZREVRANK key member	获取元素降序排名（从0开始）	排名或nil	ZREVRANK ranking "Alice" → 2
ZCARD	ZCARD key	获取有序集合元素数量	元素总数	ZCARD ranking → 3
ZRANGE	ZRANGE key start end	按分数升序获取指定排名范围的元素	元素列表	ZRANGE ranking 0 -1 → "Alice", "Bob", "Charlie"
ZREVRANGE	ZREVRANGE key start end	按分数降序获取指定排名范围的元素	元素列表	ZREVRANGE ranking 0 -1 → "Charlie", "Bob", "Alice"
ZRANGEBYSCORE	ZRANGEBYSCORE key min max	获取指定分数范围内的元素	元素列表	ZRANGEBYSCORE ranking 90 100 → "Alice"

四、Python 操作 Redis

本章基于主流 redis-py 4.x 版本，讲解Python操作Redis的核心用法，适配日常开发场景，代码简洁可直接运行。

4.1 Redis 连接方式

Redis基于TCP长连接通信，分为创建单连接、连接池两种用法，生产环境必须使用连接池复用连接，避免性能损耗。

4.1.1 单连接

适合本地调试，核心参数 decode_responses=True 自动将bytes转为字符串，规避编码问题。

import redis

# 初始化Redis连接
r = redis.Redis(
    host="127.0.0.1",
    port=6379,
    db=0,
    password="zcdjhzcl",  # 对应自己的Redis密码
    decode_responses=True, # 自动解码，解决bytes返回值问题
    socket_timeout=5
)

# 连通性测试
print(r.ping())  # 返回True即连接成功

4.1.2 连接池（生产环境首选）

全局单例连接池，项目初始化创建一次，所有业务复用，大幅优化网络IO性能。

import redis

# 全局创建连接池（项目启动执行一次）
redis_pool = redis.ConnectionPool(
    host="127.0.0.1",
    port=6379,
    db=0,
    password="zcdjhzcl",
    decode_responses=True,
    max_connections=20,  # 最大连接数
    socket_timeout=5
)

# 全局复用连接
redis_client = redis.Redis(connection_pool=redis_pool)

4.2 数据操作

结合前文Redis原生命令，对应Python实现五大核心数据类型的增删改查，完全匹配业务常用场景。

4.2.1 String 字符串

常用于缓存、计数器、验证码、配置存储，支持批量操作与原子自增。

# 基础增删查
redis_client.set("username", "zhangsan")
print(redis_client.get("username"))
# 带过期时间设置（60秒过期，验证码常用）
redis_client.setex("code:1001", 60, "886688")
# 不存在则设置（分布式锁核心）
redis_client.setnx("lock:demo", "1")
# 批量操作
redis_client.mset({"k1": "v1", "k2": "v2"})
print(redis_client.mget(["k1", "k2"]))
# 计数器自增
redis_client.incr("read_count")
redis_client.incrby("read_count", 5)

4.2.2 Hash 哈希

专为结构化对象设计，适合存储用户、商品信息，无需序列化，支持单字段修改。

# 存储用户对象
redis_client.hset("user:1001", mapping={"name": "张三", "age": 20, "gender": "男"})

# 单字段/全量查询
print(redis_client.hget("user:1001", "name"))
print(redis_client.hgetall("user:1001"))

# 批量获取字段
print(redis_client.hmget("user:1001", ["name", "age"]))

# 字段自增
redis_client.hincrby("user:1001", "age", 1)

4.2.3 List 列表

有序可重复，基于双向链表，适合实现队列、栈、消息等待队列。

# 左右插入数据
redis_client.lpush("msg_queue", "msg1", "msg2")
redis_client.rpush("msg_queue", "msg3")

# 查询全部数据
print(redis_client.lrange("msg_queue", 0, -1))

# 弹出数据
redis_client.lpop("msg_queue")
redis_client.rpop("msg_queue")

# 阻塞弹出（简易消息队列，无数据等待10秒）
redis_client.blpop("msg_queue", timeout=10)

4.2.4 Set 集合

无序去重，支持集合运算，适用于点赞、好友列表、数据去重统计。

# 添加元素（自动去重）
redis_client.sadd("like:article:100", "user1", "user2", "user1")

# 查询所有元素
print(redis_client.smembers("like:article:100"))

# 判断元素是否存在
print(redis_client.sismember("like:article:100", "user1"))

# 集合运算
redis_client.sadd("set_a", 1, 2, 3)
redis_client.sadd("set_b", 2, 3, 4)
print(redis_client.sinter("set_a", "set_b"))  # 交集
print(redis_client.sunion("set_a", "set_b"))  # 并集
print(redis_client.sdiff("set_a", "set_b"))   # 差集

4.2.5 ZSet 有序集合

唯一有序，通过score分值排序，是实现排行榜、权重排序的最优结构。

# 添加排行榜数据
redis_client.zadd("rank:score", {"小明": 95, "小红": 98, "小刚": 88})

# 升序、降序查询
print(redis_client.zrange("rank:score", 0, -1, withscores=True))
print(redis_client.zrevrange("rank:score", 0, -1, withscores=True))

# 查询排名、分值
print(redis_client.zscore("rank:score", "小红"))
print(redis_client.zrevrank("rank:score", "小红"))

# 删除元素
redis_client.zrem("rank:score", "小刚")

五、Redis 核心高级特性

仅保留开发高频必备的管道、事务两大核心特性，是批量操作、原子操作的关键能力。

5.1 管道 Pipeline（优化批量IO）

Redis每条命令都会产生网络往返，管道可将多条命令打包一次性发送，大幅提升批量操作性能。管道仅优化网络，不保证原子性。

# 上下文写法（自动释放资源，推荐）
with redis_client.pipeline(transaction=False) as pipe:
    pipe.set("p1", "v1")
    pipe.set("p2", "v2")
    pipe.incr("batch_count")
    pipe.execute()  # 批量执行所有命令

5.2 事务 Transaction（保证原子性）

Redis事务可保证一组命令全部执行或全部不执行，满足数据原子性需求。注意：Redis事务不支持运行时回滚，仅语法错误会整体失效。

with redis_client.pipeline(transaction=True) as pipe:
    pipe.set("tx_key1", "value1")
    pipe.set("tx_key2", "value2")
    pipe.execute()  # 提交事务

# 取消事务示例
with redis_client.pipeline(transaction=True) as pipe:
    pipe.set("temp_key", "123")
    pipe.discard()  # 放弃事务，命令不执行