Redis数据结构之string

一、String 类型概述

String 是 Redis 最基础的数据类型：

所有 key 都是字符串；
value 本质是一段连续的、二进制安全的字节序列（SDS），不关心内容是文本、整数还是图片/视频的二进制；
单个 value 最大 512MB。

虽然理论上能存图片、视频，但实践中不这么做：内存昂贵、大 value 会阻塞单线程、还有 512MB 上限。大文件放对象存储（OSS/MinIO/硬盘），Redis 只存 URL 或小缩略图。

二、String 的内部编码

内部编码	触发条件
int	值是 long 范围内的整数（64 位有符号：-2⁶³ ~ 2⁶³-1）
embstr	字符串长度 ≤ 44 字节
raw	字符串长度 > 44 字节

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127.0.0.1:6379> SET k1 12345
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING k1          # "int"
127.0.0.1:6379> SET k2 hello
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING k2          # "embstr"
127.0.0.1:6379> SET k3 aaaaa...（45个字符）
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING k3          # "raw"

注意：int 编码一旦执行 APPEND 等字符串操作，会退化成 raw；embstr 被修改也会转 raw。

三、基础读写命令（回顾）

命令	作用
`SET key value`	设置（可加 EX/PX/NX/XX 等选项）
`GET key`	获取
`MSET k1 v1 k2 v2 ...`	批量设置，原子
`MGET k1 k2 ...`	批量获取
`SETEX key s v` / `SETNX key v`	设值+过期 / 不存在才设置
`EXISTS / DEL / EXPIRE / TTL`	通用键命令

四、数值增减命令（计数器核心）

4.1 INCR / DECR

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INCR key        # 原子 +1，返回自增后的值
DECR key        # 原子 -1

要求 value 是 long 范围内的整数 ，否则报错 value is not an integer or out of range；
key 不存在时，自动从 0 开始：对不存在的 key 执行 INCR，结果是 1。

4.2 INCRBY / DECRBY（指定步长）

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INCRBY key 5       # +5
INCRBY key -5      # 加负数 = 减
DECRBY key 5       # -5
DECRBY key -5      # 减负数 = 加

步长也必须是整数。

4.3 INCRBYFLOAT（浮点增减）

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INCRBYFLOAT key 1.5
INCRBYFLOAT key -1.5
INCRBYFLOAT key +1.5

参数是浮点数，支持正负号；
注意两点：
1. 内部用 IEEE754 double 计算，有精度误差 （典型如 0.1+0.2 ≠ 0.3），金额场景要用整数（存"分"）或字符串精确值，别用它；
2. 浮点执行后，值按字符串保存，编码变为 embstr/raw；若结果恰好是整数形式（如 113），后续仍可 INCR，是 111.5 则不能 INCR。

4.4 思考题：两个连接同时发 INCR，最终自增几次？

答案：自增 2 次，结果准确（假设初值 113，最终 115），不会丢更新。

原因在于 Redis 命令执行是单线程的，两条 INCR 排队串行执行，每条 INCR 在 Redis 内部是一个不可分割的"读---改---写"原子操作：

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连接A的 INCR：读取113 → 加1 → 写回114   （整条命令执行期间，不会被连接B打断）
连接B的 INCR：读取114 → 加1 → 写回115

对比你在 C/C++ 里写的 i++，它在 CPU 层面不是原子的，对应三条指令：

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mov  rax, [i]     ; ① 从内存读到寄存器
inc  rax          ; ② 寄存器 +1
mov  [i], rax     ; ③ 写回内存

多线程下两个线程可能在①②之间交错（都读到旧值、各自 +1、互相覆盖），导致"加了两次结果只 +1"。要在多核上保证正确，必须加锁或用带 LOCK 前缀的原子指令（如 lock xadd）。

而 Redis 单线程天然把整个 INCR 串行化，无需加锁就是原子的------这正是 Redis 适合做计数器、秒杀扣库存、限流的根本原因。

五、字符串操作命令

5.1 APPEND：尾部追加

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APPEND key value      # 返回追加后的字符串长度

key 不存在时，等同于 SET；
对整数 int 编码追加，会先转成字符串再追加：

SET key1 113
APPEND key1 22 # 返回 5，值变成 "11322"（编码变 raw）

5.2 STRLEN：字节长度

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STRLEN key            # 返回字节数，不存在返回 0

⚠️ 注意是字节长度不是字符数 ：STRLEN "你好" 在 UTF-8 下返回 6（每个汉字 3 字节）。

5.3 GETSET：设置新值并返回旧值

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GETSET key value

返回旧值；key 不存在返回 nil（并设置新值）；
典型用途：重置计数器同时取旧值；
6.2+ 可用 SET key value GET 替代。

5.4 GETRANGE：按字节截取

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GETRANGE key start end

截取范围是闭区间 $start, end$ ，单位是字节（不是字符、也不是长度）；
支持负数下标：-1 表示最后一个字节，0 -1 表示全部；
早期命令名叫 SUBSTR。

5.5 SETRANGE：按字节覆盖

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SETRANGE key offset value     # 从 offset 字节处开始覆盖，返回修改后的总长度

你的示例：key3="value3"（位置 0~5），从位置 2 覆盖 5 个 b：
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```
v a l u e 3
v a b b b b b        → "vabbbbb"，长度 7
```
如果 offset 超过当前字符串长度，中间会用零字节 \x00 填充：
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```
SET k ab
SETRANGE k 5 xy       # 结果是 "ab\x00\x00\x00xy"，长度 7
```

GETRANGE/SETRANGE 都按字节操作，对中文等多字节字符可能切到半个字符，产生乱码，处理文本时慎用。

六、二进制安全与字节视角（重点）

6.1 Redis 存字符串不做任何字符集转换

客户端发过来什么字节，服务端就原样存什么字节，不存在"解码---转码---重新编码"的过程。这和 MySQL 形成对比：

MySQL 有字符集概念（utf8mb3/utf8mb4 等），文本类按字符处理，读写有字符集转换；
Redis 只把值当字节流，按字节处理，不认识字符，也就没有服务端转码。

6.2 Linux默认编码和utf8mb3

utf8mb3/utf8mb4 是 MySQL 的字符集名称 ；Linux 系统的字符编码叫 locale ，现代发行版一般是 UTF-8（en_US.UTF-8 / C.UTF-8）；
UTF-8 本身是变长 1~4 字节编码。常用汉字在 BMP 平面内，所以每个汉字占 3 字节，这和 MySQL 的 utf8mb3 只是"恰好都是 3 字节"，不是一回事。

6.3 为什么 GET 中文显示成 `\xHH`

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127.0.0.1:6379> SET key2 你好
127.0.0.1:6379> GET key2
"\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd"

内存里就是 6 个字节：你=E4 BD A0、好=E5 A5 BD；
redis-cli 默认对可打印 ASCII（0x20~0x7E）原样显示 ，其余字节用 \x 加两位十六进制转义显示，所以看到的是字节的十六进制形式，不是真乱码。

6.4 `--raw` 选项（注意拼写）

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redis-cli --raw
127.0.0.1:6379> GET key2
你好

加了之后 redis-cli 不做转义，直接输出原始字节，由你的终端按它自己的编码渲染。

6.5 按字节切中文的后果

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127.0.0.1:6379> GETRANGE key2 0 -1     # 全部 → 你好
127.0.0.1:6379> GETRANGE key2 1 -2     # 切出乱码

字节序列是 E4 BD A0 E5 A5 BD（下标 0~5），1 -2 截取的是 BD A0 E5 A5，这不是合法的 UTF-8 序列，终端只能渲染成乱码------这直观说明了 Redis 按字节处理，不按字符处理。

6.6 乱码的真正来源

因为 Redis 服务端不转码，乱码只可能出现在两端编码不一致：A 终端用 GBK 写入，B 终端用 UTF-8 读取，字节按不同字符集解释就会乱。统一客户端编码（都用 UTF-8）即可。

七、危险命令：FLUSHALL / FLUSHDB

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FLUSHDB       # 清空当前逻辑库
FLUSHALL      # 清空所有库（16 个库全删）

生产环境严禁使用，误执行基本等于"删库跑路"，原文的警告完全正确；
8.0 支持后台异步清空 避免长时间阻塞：FLUSHALL ASYNC（由后台线程释放内存，效果依然是清空，只是不阻塞）；
权限上应通过 rename-command 在配置中禁用或改名。

八、String 典型应用场景

场景	用法
缓存对象	整条 JSON 存 String，或用 Hash
计数器	INCR/DECR：文章阅读量、点赞数、库存、接口限流
秒杀扣库存	DECR 原子扣减，配合判断返回值
分布式锁	`SET key value NX PX 毫秒`
全局唯一 ID	INCR 生成全局递增整数
在线/签到统计	Bitmap（SETBIT/BITCOUNT，String 的位操作）
验证码	SETEX code 60 验证码

Redis数据结构之string

一、String 类型概述

二、String 的内部编码

三、基础读写命令（回顾）

四、数值增减命令（计数器核心）

4.1 INCR / DECR

4.2 INCRBY / DECRBY（指定步长）

4.3 INCRBYFLOAT（浮点增减）

4.4 思考题：两个连接同时发 INCR，最终自增几次？

五、字符串操作命令

5.1 APPEND：尾部追加

5.2 STRLEN：字节长度

5.3 GETSET：设置新值并返回旧值

5.4 GETRANGE：按字节截取

5.5 SETRANGE：按字节覆盖

六、二进制安全与字节视角（重点）

6.1 Redis 存字符串不做任何字符集转换

6.2 Linux默认编码和utf8mb3

6.3 为什么 GET 中文显示成 \xHH

6.4 --raw 选项（注意拼写）

6.5 按字节切中文的后果

6.6 乱码的真正来源

七、危险命令：FLUSHALL / FLUSHDB

八、String 典型应用场景

6.3 为什么 GET 中文显示成 `\xHH`

6.4 `--raw` 选项（注意拼写）