redis系列

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前言

从本篇文章开始,我们正式进入redis部分的学习,本系列是用来记录博主自己学习redis的收获

一、redis的通用指令

1.1、set、get命令

这个命令主要是操作string类型，我们先来提前认识它

向redis服务器中存储键值对数据：

set key value [value]

在这里插入图片描述
通过key获取redis中的value数据：

get key

在这里插入图片描述
key再redis中是唯一的，如果多次使用同一个key多次存入，value会被修改

1.2、keys命令

返回所所以满足样式的value值：

keys pattern

支持格式：

  • ？：表示匹配任意一个字符
  • * ：表示匹配任意多个字符
  • [aecd…] 表示匹配 [ ] 中的任意一个字符
  • [^e]：表示不匹配 [ ] 中的字符
  • [a-b]：表示不匹配以a为开始b为结尾的字符

这里需注意keys 命令的时间复杂度是 O(N)，而 Redis 是单线程模型。执行 keys * 会遍历 Redis 中所有 key，在生产环境 key 数量巨大时，会占用大量时间，导致 Redis 主线程被完全阻塞，无法处理其他任何客户端请求。

这和正则表达式比较类似，大家可以自己尝试

1.3、scan命令

SCAN（Redis核心游标迭代命令）增量迭代数据库所有key，替代KEYS *（避免阻塞），支持模糊匹配、分批返回。

  • cursor：游标（不同于下标），初始必须传0，每次返回新游标，直到返回0表示结束
  • MATCH pattern：模糊匹配key（如user:*）
  • COUNT count：期望每次返回数量（默认10，只是建议，Redis不一定严格遵守）
SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]



## 1.4、exists命令
判断某个 key 是否存在，返回存在的个数：

```powershell
exists key [key]

在这里插入图片描述

1.5、del

删除指定的 key，返回删除的个数:

del key [key]

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MySQL的删除操作（如drop database、drop table、delete from）风险极高，误删数据后难以恢复；而Redis的删除操作风险需结合其应用场景判断：作为缓存时，少量key删除影响有限，但大量数据被清空会引发缓存雪崩，直接压垮后端MySQL(大量请求数据在redis中找不到，就会去MySQL中查找)；若Redis作为数据库，误删数据的影响则与MySQL一样严重；而当Redis用作消息队列时，误删数据的影响则需根据业务场景具体分析。

1.6、expire命令

为指定的 key 添加秒级的过期时间，过期后删除对应的key-value数据：

expire key seconds

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可以使用pexpire设置毫秒级的过期时间

1.7、ttl命令

获取指定 key 的过期时间，秒级:

ttl key

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Redis 采用 「定期删除 + 惰性删除」 组合策略，来处理过期的 key：

  1. 定期删除（抽样式清理）

    • Redis 会每隔一段时间，随机抽取一部分设置了过期时间的 key 来检查。
    • 对其中已经过期的 key 进行删除，以此避免遍历所有 key 带来的性能灾难。
    • 为什么要“抽样”？因为 Redis 是单线程的，如果一次性扫描大量 key，会阻塞主线程，导致正常请求无法处理（和执行 keys * 的危害一样）。

  2. 惰性删除（访问时检查）

    • 即使 key 已经过期，但它不会立刻被删除，而是继续存在。
    • 当客户端访问这个 key 时，Redis 才会检查它是否过期：
      • 若已过期：直接删除 key，并返回 nil。
      • 若未过期：正常返回 value。
    • 缺点：如果一个过期 key 一直不被访问，就会一直留在内存里，变成“脏数据”。

1.8、type

返回 key 对应的value的数据类型：

type key

在这里插入图片描述

``

二、数据库相关命令

Redis 默认提供16个逻辑数据库（编号0-15），这些数据库共享同一套服务资源，属于逻辑隔离而非物理隔离。与MySQL不同，Redis不支持手动创建或删除数据库。客户端默认连接0号数据库，可通过SELECT命令切换至指定编号的数据库。

2.1、SELECT命令

select dbIndex

在这里插入图片描述
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❗Redis 虽然支持多数据库功能，但随着版本迭代，已不再推荐使用该特性。若确实需要完全隔离的键值存储环境，建议通过部署多个 Redis 实例来实现，而非在单个实例中使用多数据库功能。原因在于：

  1. Redis 对多数据库的支持较为有限，缺乏关键特性
  2. 无论配置多少数据库，Redis 始终采用单线程模型，所有操作仍需排队执行
  3. 多数据库会增加开发调试和运维的复杂度
    因此在实际应用中，坚持使用默认的数据库 0 是最佳实践。。

2.2、flushdb / flushall

flushdb 和 flushall 命令用于清空 Redis 数据库，其中 flushdb 仅清空当前选中的数据库，而 flushall 则会清空所有数据库。

三、redis中的常用数据结构

在这里插入图片描述

Redis 对外提供了 5 种常用数据结构，但每种数据结构在底层都有多种内部编码实现，对外承诺的是标准数据结构（如哈希表保证 O (1)），但底层会根据数据实际情况，用更合适的内部编码实现，在用户无感知的前提下，做到 “省时间 + 省空间” 的双重优化。

设计好处：

  1. 兼容升级：可以优化内部编码，无需修改外部命令。例如 Redis 3.2 引入 quicklist 替代 ziplist+linkedlist，用户无感知。
  2. 场景适配：不同编码各有优势，Redis 会根据数据大小、类型自动切换，平衡性能与内存。

我们可通过 object encoding 命令查询键的底层编码

3.1、String（字符串）

  • 对外用途：存储字符串、数字、二进制数据，Redis 所有键（key）均为字符串，是其他数据结构的基石。

  • 底层内部编码：

    • int：当 value 是整数时，直接用整数存储，节省内存，还支持 incr/decr 原子操作。
    • embstr：短字符串优化（≤39字节），将 RedisObject 和字符串数据放在一块连续内存，减少内存碎片，提高缓存效率。
    • raw：长字符串（>39字节），单独分配内存存储字符串数据。

  • 核心特性：不处理字符集编码，按客户端传入格式原样存储。

3.1.1、常用命令

SET
SET key value [EX/PX 时间] [NX/XX]

设置键值，支持过期时间与存在性判断，ex（设置秒级过期时间）、px（设置毫秒级过期时间）、NX（仅不存在时设置）、XX（仅存在时设置）

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可以看到当键值对数据已经存在了，NX无法生效，当键值对数据不存在时XX无法生效。

GET
  GET key

获取key对应的值，不存在返回 nil，非字符串类型会报错：
在这里插入图片描述

MGET
MGET key [key ...]

⼀次性获取多个 key 的值。如果对应的 key 不存在或者对应的数据类型不是 string，返回 nil，这个命令可以减少网络io
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MSET
MSET key value [key value ...]

⼀次性设置多个 key 的值
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SETNX
SETNX key value

在 key 不存在的情况下设置 key-value
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SETEX
SETEX key seconds value

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PSETEX
PSETEX key seconds value

设置key的过期时间（毫秒级）
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INCR
INCR key

对指定 key 的字符串数值执行加一操作。若 key 不存在，则默认其值为 0。当 key 对应的字符串不符合整型格式或超出 64 位有符号整型范围时，将抛出错误。
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INCRBY
INCRBY key N（可以为负数）

将指定键（key）对应的字符串数值增加相应值。若键不存在，则默认其值为 0 进行运算。若该键对应的值不是有效整数或超出 64 位有符号整数范围，将返回错误。
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DECR
DECR key

将 key 对应的字符串数字值减一。若 key 不存在，默认其值为 0。若 key 对应的字符串不是整数或超出 64 位有符号整型范围，则返回错误。
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DECRBY
DECRBY key N

对指定 key 的字符串数值执行减法操作。若 key 不存在，默认其值为 0 进行处理。当 key 对应的值不是有效整数或超出 64 位有符号整数范围时，将返回错误提示。

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INCRBYFLOAT
INCRBYFLOAT key N

对指定键（key）对应的字符串值进行浮点数加法操作。若该值为负数，则执行减法运算。若键不存在，默认其值为0。若键对应的值非字符串或无法解析为浮点数（包括科学计数法），则抛出错误。
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APPEND
APPEND KEY VALUE

如果 key 已存在且存储的是字符串类型，该命令会将 value 追加到原字符串末尾；若 key 不存在，其效果与 SET 命令完全相同。
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查询结果中显示的是中文对应的16进制编码，如果想要显示中文，可以在启动redis客户端的时候添加–raw选项

GETRANGE
GETRANGE key start end

获取 key 对应字符串的子串，由 start 和 end 指定区间（包含两端）。支持负数索引：-1 表示最后一个字符，-2 表示倒数第二个字符，以此类推。若索引超出范围，系统会自动根据字符串长度进行修正。

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在操作中文字符串是，中文会被强制切割，可能出现乱码问题

SETRANGE
SETRANGE key offset value

从指定偏移位置开始，用value替换字符串的一部分，并返回修改后的字符串长度
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STRLEN
STRLEN key

获取指定 key 对应的字符串长度。若 key 不存在则返回 0（单位：字节）；若 key 存储的不是字符串类型，则抛出错误。

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3.2、 Hash（哈希）

主流编程语言基本都支持哈希结构，只是名称各异，可能叫哈希、字典、关联数组或映射。Redis中的哈希类型特指值本身也是一个键值对集合，格式为key=“key”，value={{field1,value1},…,{fieldN,valueN}}。
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在哈希类型中，字段与值的对应关系通常称为 field-value，用于区分 Redis 整体的键值对（key-value）。需要注意的是，这里的 value 特指字段（field）对应的值，而非键（key）对应的值。

  • 底层内部编码：
    • ziplist：压缩列表，当元素数量少、字段值短的时候使用，内存紧凑，节省空间。
    • hashtable：标准哈希表，当元素数量超过阈值时自动切换，提供 O(1) 的读写性能。

3.2.1、常用命令

HSET

设置指定字段（field）对应的值（value），并返回成功添加的字段数量。

HSET key field value [field value ...]

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HGET

获取哈希中指定字段的值，若字段不存在则返回 nil。

HGET key field

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HEXISTS

检查哈希表中是否存在指定字段：

  • 1 - 表示字段存在
  • 0 - 表示字段不存在
HEXISTS key field

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HDEL

删除哈希表中指定字段的时间复杂度：

  • 删除单个元素：O(1)
  • 删除N个元素：O(N)
HDEL key field [field ...]

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HKEYS

获取哈希中的所有字段并返回字段列表

HKEYS key

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HVALS

获取哈希表中所有的值并返回

HVALS key

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HGETALL

获取哈希中的所有字段及其对应值，并返回这些键值对。

HGETALL key

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HMGET

获取哈希中多个字段的值，返回对应字段的值或 nil。

HMGET key field [field ...]

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HLEN

获取哈希表中所有字段的数量并返回该数值

HLEN key

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HSETNX

当字段不存在时，设置哈希中的字段和值：返回1表示成功，0表示失败

HSETNX key field value

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HINCRBY

更新哈希表中指定字段的数值，增加指定增量，并返回更新后的字段值。

HINCRBY key field increment

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HINCRBYFLOAT

支持浮点数的 HINCRBY 实现,返回字段更新后的数值。

HINCRBYFLOAT key field increment

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3.3 List（列表）

Redis 列表（List）是 Redis 中存储多个有序字符串的数据结构，具备以下核心特点与功能：
在这里插入图片描述
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  • 有序可重复：列表中的元素按插入顺序排列，支持通过正/负索引（如 0 或 -1）访问，且允许存在重复元素。
  • 高效两端操作：支持在列表头部/尾部快速插入（LPUSH/RPUSH）、弹出（LPOP/RPOP）元素，时间复杂度为 O(1)，可灵活充当栈（后进先出）或队列（先进先出）使用。
  • 丰富操作支持：除基础读写外，还支持获取指定范围元素、删除特定元素、截取列表等操作；获取元素不会改变列表长度，删除操作则会缩短列表。
  • 存储上限：单个列表最多可存储 2^32-1 个元素，能满足多数业务场景的批量数据存储需求。
  • 底层内部编码：
    • quicklist（Redis 3.2+）：默认实现，结合了 ziplist 和 linkedlist 的优势，是分段的压缩列表，兼顾内存和性能。
    • ziplist：早期版本的实现，元素少时使用，内存紧凑。
    • linkedlist：双向链表，元素多时使用，随机访问性能差，但两端操作快。

3.3.1、常用命令

LPUSH

将⼀个或多个元素从头部插入到列表中，并返回操作后的列表长度

LPUSH key element [element ...]

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LPUSHX

若 key 存在，则从列表左侧插入一个或多个元素；若不存在，则直接返回当前列表长度。最终返回操作后的列表长度。

LPUSHX key element [element ...]

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RPUSH

将元素从右侧插入（尾插）到列表中，返回插入后列表的长度

 RPUSH key element [element ...]

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RPUSHX

当 key 存在时，将一个或多个元素从右侧插入（尾插）到列表中，并返回插入后的列表长度。

RPUSHX key element [element ...]

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LRANGE

获取区间 [start, end] 内的所有元素（包含边界值,支持负数索引）

LRANGE key start stop

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LPOP

从列表头部移除元素并返回该元素，若列表为空则返回 nil。

LPOP key

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RPOP

从列表尾部移除元素并返回该元素，若列表为空则返回 nil

RPOP key

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LINDEX

返回指定索引位置的元素，若超出范围则返回 nil。

LINDEX key index

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LINSERT

在基准值位置插入元素，并返回插入后的列表长度（基准值按从左到右的顺序查找）。

LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element

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LLEN

获取列表长度,返回列表的长度

LLEN key

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LREM
lrem key count value
  • key：列表的键名
  • count：删除数量与方向
    • count > 0：从列表左边开始，删除前 count 个等于 value 的元素
    • count < 0：从列表右边开始，删除前 |count| 个等于 value 的元素
    • count = 0：删除列表中所有等于 value 的元素
  • value：要删除的元素值

返回实际删除的元素个数。

LTRIM

对列表进行截取，只保留指定索引（支持负数索引）范围内的元素，删除其余元素

  • start：起始索引（从左 0 开始）
  • end：结束索引
LTRIM key start end

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LSET

修改列表指定索引位置的元素值。

  • index：要修改的元素索引
  • value：新值
  • 索引超出范围会报错
LSET key index value

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BLPOP / BRPOP

当列表为空时，客户端会进入阻塞等待状态（此时仍可执行其他Redis命令），直到有新元素加入或超时。这是实现消息队列的核心机制。在阻塞期间不会占用CPU资源。执行结果返回[键名, 元素值]格式的数据，若超时则返回nil。

  • timeout：阻塞超时时间（秒），0 表示一直阻塞
  • 简单消息队列
  • 任务队列
  • 异步解耦
BLPOP key [key ...] timeout
BRPOP key [key ...] timeout

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如果列表中元数据，功能和lpop一样，当 BLPOP/BRPOP 传入多个 Key 时，会按传入顺序检查列表，优先从第一个非空列表中弹出元素，任何一个非空都会返回停止阻塞

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3.4 Set（集合）

Redis 集合（Set）存储多个字符串元素，与列表不同，集合的元素无序且不允许重复，单个集合最多可存储 2^32-1 个元素。除了支持集合内的增删查改，还支持多个集合间的交集、并集、差集运算。
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  • 底层内部编码：
    • intset：当元素都是整数且数量少时使用，有序数组存储，节省内存，查询快。
    • hashtable：标准哈希表，当元素包含非整数或数量超过阈值时切换，保证 O(1) 操作性能。

3.4.1 常用命令

SADD

向集合中添加一个或多个元素时，若元素已存在则不会被重复添加。该方法会返回本次成功添加的新元素数量。

SADD key member [member ...]

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SMEMBERS

获取集合中的所有元素，返回一个无序的列表

SMEMBERS key

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SISMEMBER

检查元素是否存在于集合中时：

  • 返回 1 表示元素存在
  • 返回 0 表示元素不存在或键不存在
SISMEMBER key member

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SPOP

从集合中移除并返回一个或多个元素。需要注意的是，由于集合中的元素是无序的，因此被移除的元素实际上是随机选择的。

SPOP key [count]

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SMOVE

将一个元素从源集合移至目标集合，成功返回1，失败返回0

SMOVE source destination member

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SREM

从集合中移除指定元素，返回实际被移除的元素数量。

SREM key member [member ...]

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SCARD

获取集合（set）的元素基数（cardinality），即集合中元素的数量。

SCARD key

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SRANDMEMBER

随机获取指定key的count个元素，返回获取到的元素

SRANDMEMBER key count

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SINTER

获取指定集合的交集元素并返回。

SINTER key [key ...]

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SINTERSTORE

将给定集合的交集元素存入目标集合并返回交集元素数量。

SINTERSTORE destination key [key ...]

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SUNION

返回给定集合的并集元素

SUNION key [key ...]

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SUNIONSTORE

将给定集合中的元素合并到目标集合中，并返回合并后的元素总数。

SUNIONSTORE destination key [key ...]

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SDIFF

计算给定集合的差集元素，时间复杂度为 O(N)，其中 N 是所有集合元素的总数。返回差集结果。

SDIFF key [key ...]

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SDIFFSTORE

提取目标 set 中与给定 set 的差集元素并保存，返回差集元素的数量。
⽰

SDIFFSTORE destination key [key ...]

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3.5 Zset（有序集合）

有序集合相较于字符串、列表、哈希和集合可能会显得陌生。它继承了集合不允许重复元素的特性，但其独特之处在于：每个元素都关联着一个唯一的浮点型分数（score）。正是通过这个分数值，有序集合实现了元素的排序功能（而非基于下标索引）。此外，有序集合还支持按分数范围查询、获取特定分数元素以及计算成员排名等实用功能。

  • 对外用途：存储带权重的有序元素，可用于排行榜、延时队列。
  • 底层内部编码：
    • ziplist：元素数量少、分值小时使用，压缩列表存储，节省内存。
    • skiplist（跳表）：当元素数量多或分值跨度大时使用，保证 O(logN) 的读写和排序性能。

3.5.1、常用命令

ZADD

将指定元素及其关联分数添加到有序集合（zset）中，分数应为 double 类型，允许使用 +inf/-inf 表示正负无穷。

可选参数：
• XX：仅更新已存在的元素，不添加新元素
• NX：仅添加新元素，不更新已存在的元素
• CH：默认返回新增元素数量，指定该选项后同时返回更新元素数量
• INCR：使命令具备 ZINCRBY 功能，对元素分数进行增量操作（此时仅支持单个元素操作）

返回值：本次添加成功的元素个数。

zset以score为依据按照升序排列，若分数相同则按照member 的字典序进行比较

ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]

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这个选项自己尝试吧

ZRANGE

获取指定key对应的Zset成员，若添加WITHSCORES参数则同时返回成员对应的分数

ZRANGE key start end [WITHSCORES]

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ZCARD

获取有序集合（zset）的元素数量

ZCARD key

v在这里插入图片描述

ZCOUNT

统计数值在 [min, max] 区间内的元素数量（默认包含边界值），或使用开区间符号排除边界值。

ZCOUNT key min max

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ZREVRANGE

返回指定区间内的元素（按分数降序排列）。使用 WITHSCORES 参数可同时返回元素对应的分数值。
注意：该命令可能在 6.2.0 版本后被废弃，其功能将整合至 ZRANGE 命令中。

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

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ZRANGEBYSCORE

筛选分数在 min 和 max 之间的元素（默认包含边界值，可用 ( 符号排除边界）。
注：该命令可能在 6.2.0 版本后被弃用，其功能将整合至 ZRANGE 命令中。

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]

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ZPOPMAX

删除并返回分数最高的 count 个元素及其对应分数。

ZPOPMAX key [count]

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BZPOPMAX

ZPOPMAX 的阻塞版本会立即返回弹出的元素列表（支持多键操作，只要有一个键不为空即返回结果）。

BZPOPMAX key [key ...] timeout

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ZPOPMIN

移除并返回分数最低的 count 个元素及其对应分数。

ZPOPMIN key [count]
BZPOPMIN

ZPOPMIN 的阻塞版本会返回一个元素列表支持多键操作，只要有一个键不为空即返回结果）。

BZPOPMIN key [key ...] timeout
ZRANK

获取指定元素的升序排名

ZRANK key member

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ZREVRANK

返回指定元素的降序排名

ZREVRANK key member

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ZSCORE

获取指定元素的分数值

ZSCORE key member

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ZREM

移除指定元素并返回实际删除的个数

ZREM key member [member ...]

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ZREMRANGEBYRANK

按升序排列后，删除指定区间内的元素（闭区间），并返回被删除的元素数量。

ZREMRANGEBYRANK key start stop

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ZREMRANGEBYSCORE

移除指定区间内的元素（含边界值），并返回被移除的元素数量。

ZREMRANGEBYSCORE key min max

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ZINCRBY

为指定元素的关联分数添加指定分值（支持浮点数），返回更新后的分数值。
⽰例：

ZINCRBY key increment member

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ZINTERSTORE

求出给定有序集合元素的交集并保存进目标有序集合，在合并过程中以元素为单位进行合并，元素对应的分数按照不同的聚合方式和权重得到新的分数，返回目标集合中的元素个数

  • destination：结果存放的目标有序集合
  • numkeys：参与计算的有序集合数量
  • WEIGHTS：为每个集合设置分数权重，计算时分数先乘以权重再聚合（权重和key顺序对应）
  • AGGREGATE：分数聚合规则
    • SUM：相加（默认）
    • MIN：取最小值（乘权重后再取值）
    • MAX：取最大值

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ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]
ZUNIONSTORE

计算给定有序集合的并集，并将结果保存至目标有序集合。合并时以元素为单位，根据指定聚合方式和权重计算新分数。返回目标集合的元素总数。

ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight
 [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]

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若不指定AGGREGATE ，则默认使用SUM

# redis # 数据结构 # bootstrap
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