【Redis】4.基本全局命令

文章目录

• [2. Redis 常见数据类型](#2. Redis 常见数据类型)
• • [2.1 基础知识](#2.1 基础知识)
  • • [2.1.1 基本命令](#2.1.1 基本命令)
    • • [2.1.1.1 SET](#2.1.1.1 SET)
      • [2.1.1.2 GET](#2.1.1.2 GET)
    • [2.1.2 基本全局命令](#2.1.2 基本全局命令)
    • • [2.1.2.1 KEYS](#2.1.2.1 KEYS)
      • [2.1.2.2 EXISTS](#2.1.2.2 EXISTS)
      • [2.1.2.3 DEL](#2.1.2.3 DEL)
      • [2.1.2.4 EXPIRE](#2.1.2.4 EXPIRE)
      • [2.1.2.5 TTL](#2.1.2.5 TTL)
      • [2.1.2.6 TYPE](#2.1.2.6 TYPE)

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2. Redis 常见数据类型

Redis 提供了 5 种数据结构，理解每种数据结构的特点对于 Redis 开发运维非常重要，同时掌握每种数据结构的常见命令，会在使用 Redis 的时候做到游刃有余。本章内容如下：

• 预备知识：几个全局（generic）命令，数据结构和内部编码，单线程模式机制分析。
• 5 种数据结构的特点、命令使用、应用场景示例。
• 键遍历、数据库管理。
  redis客户端有很多种形态：

1. 命令行客户端。redis-cli
2. 图形化界面客户端。桌面程序，web程序（有可能连不上redis，因为中间会经历很多跳板机，壁垒机，权限校验）
3. 基于redis的api自行开发客户端（工作中最主要的形态）类似于MySQL的C语言API和JDBC。

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2.1 基础知识

在正式介绍 5 种数据结构之前，了解一下 Redis 的一些全局命令、数据结构和内部编码、单线程命令处理机制是十分必要的，它们能为后面内容的学习打下一个良好的基础。

主要体现在两个方面：

1. Redis 的命令有上百个，如果纯靠死记硬背比较困难，但是如果理解 Redis 的一些机制，会发现这些命令有很强的通用性。
2. Redis 不是万金油，有些数据结构和命令必须在特定场景下使用，一旦使用不当可能对 Redis 本身或者应用本身造成致命伤害。

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2.1.1 基本命令

2.1.1.1 SET

设置key以保存字符串值。如果key已经保存了一个值，则不管其类型如何，它都将被覆盖。

在SET操作成功时，先前与该键关联的任何存活时间都将被丢弃。

语法：

SET key value [NX | XX | IFEQ ifeq-value | IFNE ifne-value |
  IFDEQ ifdeq-digest | IFDNE ifdne-digest] [GET] [EX seconds |
  PX milliseconds | EXAT unix-time-seconds |
  PXAT unix-time-milliseconds | KEEPTTL]

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(N)

返回值：无

实例：

127.0.0.1:6379> set key1 value1
OK
127.0.0.1:6379> set key2 value2
OK
127.0.0.1:6379> set "key3" value2
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"value1"
127.0.0.1:6379> get value2
(nil)
127.0.0.1:6379> get key2
"value2"
127.0.0.1:6379> get key3
"value2"
127.0.0.1:6379> 

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2.1.1.2 GET

获取key的值。如果键不存在，则返回nil。和null/NULL是一个意思。

如果存储在key处的值不是字符串，则返回错误，因为GET只处理字符串值。

语法：

GET key

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(N)

返回值：key的值。

实例：

127.0.0.1:6379> set key1 value1
OK
127.0.0.1:6379> set key2 value2
OK
127.0.0.1:6379> set "key3" value2
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"value1"
127.0.0.1:6379> get value2
(nil)
127.0.0.1:6379> get key2
"value2"
127.0.0.1:6379> get key3
"value2"
127.0.0.1:6379> 

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2.1.2 基本全局命令

Redis 有 5 种数据结构，但它们都是键值对种的值，对于键来说有一些通用的命令。

redis中的命令不区分大小写。

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2.1.2.1 KEYS

返回所有满足样式（pattern）的 key。支持如下统配样式：

1. h?llo 匹配 hello , hallo 和 hxllo
2. h*llo 匹配 hllo 和 heeeello
3. h[ae]llo 匹配 hello 和 hallo 但不匹配 hillo
4. h[^e]llo 匹配 hallo , hbllo , ... 但不匹配 hello
5. h[a-b]llo 匹配 hallo 和 hbllo（匹配a到b范围内的字符）

上述规则这些不用刻意去背，有个印象就行了。要用的时候去查一下就行。

注意：keys的时间复杂度是O(N)，所以在一些生产环境上会禁止使用keys命令，尤其是keys *。

因为生产环境上的key可能会非常多，而redis是一个单线程服务器，执行keys *的时间非常长，就会使得redis服务器被阻塞，无法给其他客户提供服务。这样的后果可能是灾难性的。

因为redis经常会做缓存，挡在MySQL前面，替MySQL负重前行。万一redis被一个keys *阻塞住了，其他的查询redis操作就超时了。这些请求就会直接查数据库，突然一堆请求过来，MySQL措手不及就可能挂掉。整个系统基本就挂了，如果没有及时发现的话，年终奖就飞走啦。（银手镯应该不至于）

语法：

 KEYS pattern

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(N)

返回值：匹配 pattern 的所有 key。

示例：

127.0.0.1:6379> MSET firstname Jack lastname Stuntman age 35keys *  
OK
127.0.0.1:6379> KEYS *name*
1) "firstname"
2) "lastname"
127.0.0.1:6379> KEYS a??
1) "age"
127.0.0.1:6379> KEYS *
1) "firstname"
2) "lastname"
3) "backup3"
4) "age"
127.0.0.1:6379> 

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2.1.2.2 EXISTS

判断某个 key 是否存在。

语法：

EXISTS key [key ...]

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：key 存在的个数。

实例：

127.0.0.1:6379> SET key1 "Hello"
OK
127.0.0.1:6379> exists key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists nosuchkey
(integer) 0
127.0.0.1:6379> set key2 "World"
OK
127.0.0.1:6379> exists key1 key2 nosuchkey
(integer) 2
127.0.0.1:6379> exists key1 key2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> 

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2.1.2.3 DEL

删除指定的 key。

语法：

DEL key [key ...]

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：删除掉的 key 的个数。

不过不小心删一两个倒是没事，一不小心全删掉或者删掉大半，就会有很大的影响了。请求都打给MySQL就可能把MySQL搞挂掉。

如果把redis作为数据库，误删的影响就大了。

如果把redis作为消息队列，误删的影响需要具体情况具体分析。

示例：

127.0.0.1:6379> SET key1 "Hello"
"OK"
127.0.0.1:6379> SET key2 "World"
"OK"
127.0.0.1:6379> DEL key1 key2 key3
(integer) 2
127.0.0.1:6379>

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2.1.2.4 EXPIRE

为指定的 key 添加秒级的过期时间（Time To Live TTL）

语法：

EXPIRE key seconds

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：1 表示设置成功。0 表示设置失败。
其实很多业务都有时间限制。

例如：

1. 手机验证码几分钟内有效

2. 外卖优惠卷几号后过期

3. 基于redis实现分布式锁，为了避免不能正确解锁的情况（比如解锁的数据丢了），通常都会在加锁的时候设置一下过期时间。

   其实所谓的redis实现分布式锁，就是给redis里面写一个特殊的key value。

示例：

127.0.0.1:6379> SET mykey "Hello"
OK
127.0.0.1:6379> get mykey
"Hello"
127.0.0.1:6379> expire mykey 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl mykey
(integer) 7
127.0.0.1:6379> get mykey
"Hello"
127.0.0.1:6379> ttl mykey
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl mykey
(integer) -2
127.0.0.1:6379> get mykey
(nil)
127.0.0.1:6379> 

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2.1.2.5 TTL

获取指定 key 的过期时间，秒级。

语法：

TTL key

命令有效版本：1.0.0 之后

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。

示例：

127.0.0.1:6379> SET mykey "Hello"
OK
127.0.0.1:6379> get mykey
"Hello"
127.0.0.1:6379> expire mykey 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl mykey
(integer) 7
127.0.0.1:6379> get mykey
"Hello"
127.0.0.1:6379> ttl mykey
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl mykey
(integer) -2
127.0.0.1:6379> get mykey
(nil)
127.0.0.1:6379> 

EXPIRE 和 TTL 命令都有对应的支持毫秒为单位的版本：PEXPIRE 和 PTTL。
键的过期机制：

1. 定期删除：每次抽取一部分，进行验证过期时间。保证这个抽取检查的过程，足够快。因为如果把所有的key都抽取一边就太耗时了。

   为啥这里对于定期删除的时间，有明确的要求呢?

   因为redis是单线程的程序。主要的任务是处理每个命令的任务，刚才扫描过期key，如果扫描过期key 消耗的时间太多了，就可能导致正常处理请求命令就被阻塞了。(产生了类似于执行keys *这样的效果，外界看起来就像redis挂了一样)

2. 惰性删除：假设这个key已经到过期时间了，但是暂时还没删它，key还存在.紧接着，后面又一次访问，正好用到了这个key，于是这次访问就会让redis服务器触发删除key的操作，同时再返回一个nil。

   类似于：有一个杂货铺老板，店里有一堆东西，但是不知道哪些过期了。你买东西的时候，他发现过期了，就会丢掉商品不让你买。

下图是定期删除：

注意：

redis中没有采取定时器的方式来实现过期key删除。
虽然没有采取定时器，但是有两种高效的定时器方案可以看一下：（下面两个方案并不在redis中采用）

方案一：基于优先级队列/堆

正常的队列是先进先出，优先级队列则是按照指定的优先级，先出。

这个优先级高可以自定义。

例如：在redis过期key的场景中，就可以通过"过期时间越早，就是优先级越高"

现在假定有很多key 设置了过期时间，就可以把这些key加入到一个优先级队列中，指定优先级规则是过期时间早的，先出队列，队首元素，就是最早的要过期的key。

比如：

key1：12:00

key2：13:00

key3：14:00

key1先过期，先进队列，key2其次，key3最后

此时定时器中只要分配一个线程，让这个线程去检查队首元素，看是否过期即可。如果队首元素还没过期，后续元素一定没过期。此时扫描线程 不需要遍历所有key只盯住这一个队首元素即可。

另外在扫描线程检查队首元素过期时间的时候，也不能检查的太频繁，此时做法就是可以根据当前时刻和队首元素的过期时间，设置一个等待。当时间差不多到了，系统再唤醒这个线程。此时扫描线程不需要高频扫描队首元素，把cpu的开销也节省下来了。

万一在线程休眠的时候，来了一个新的任务，是11:30要执行，可以在新任务添加的时候，唤醒一下刚才的线程~~重新检查一下队首元素，再根据时间差距重新调整阻塞时间即可。
方案二：基于时间轮实现的定时器

把时间划分成很多小段。(划分的粒度，看实际需求)

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2.1.2.6 TYPE

返回 key 对应的值的数据类型。

语法：

TYPE key

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值： none , string , list , set , zset , hash and stream ...

示例：

127.0.0.1:6379> SET key1 "value"
OK
127.0.0.1:6379> LPUSH key2 "value"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD key3 "value"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> TYPE key1
string
127.0.0.1:6379> TYPE key2
list
127.0.0.1:6379> TYPE key3
set
127.0.0.1:6379>