Redis 学习(二) —— 数据类型及操作

Redis支持string、list、set、zset、hash等数据类型，这一篇学习redis的数据类型、命令及某些使用场景。

一、String，字符串

字符串是 Redis 最基本的数据类型。一个字符串最大为 512M 字节。字符串数据类型适用于很多场景，例如，缓存 HTML 片段或者页面。

Redis 字符串是二进制安全的，也就是说，一个 Redis 字符串可以包含任意类型的数据，例如一张 JPEG 图像，或者一个序列化的对象。

我们可以把字符串当做位数组(位图)来处理，很容易统计一些基于0/1逻辑的业务；

使用 INCR 命令族 (INCR，DECR，INCRBY)，将字符串作为原子计数器；

使用 APPEND 命令追加字符串等等。

1、set key value [ex 秒数]/[px 毫秒数] [nx]/[xx]

set name tom，永久有效。

set name tom ex 60，60秒后过期。

set name tom px 6000，6000毫秒(6秒)后过期。

ex、px 不能同时写，否则以后面一个时间为准。

如set name tom ex 60 px 6000，实际上6秒后就过期了。

nx表示key不存在时执行操作，xx表示key存在时执行操作。

2、setnx key value：key不存在时设置value

3、get key：获取key的值

4、mset k1 v1 k2 v2 ... kn vn：multi set 一次性设置多个键值

5、msetnx k1 v1 k2 v2 ... kn vn：设置多个键值，当键不存在时才设置

只要有一个存在就都不会被设置。

6、mget k1 k2 .. kn：获取多个key的值

7、setrange key offset value：将key对应的值，偏移offset位置的字符替换为value。

返回新字符串的长度。

偏移量的下标以0开始，value有多少个长度，则替换多少个长度的字符。

如果offset超出字符串的长度，则以空白的部分以0x00填充。

8、getrange key start end：获取字符串中[start, end]范围的值

字符串下标左数从0开始，右数从-1开始。

获取左边第二个(1)到右边第一个(-2)的值。

start >= length，返回空字符串。end >= length，截取至字符结尾。

9、getset key newvalue：获取原值，并设置新值

10、append key value：把value追加到key的原值上

11、strlen key：获取key值的长度

12、incr/decr key：指定key的值加1或减1，返回加1或减1后的值

incr/decr 命令将字符串值解析为整数，可作为原子计数器。incr 命令是原子的，因为即使多个客户端对同一个键发送 incr 命令也不会造成竞争条件，读 - 加/减 - 写操作在执行时，其他客户端此时不会执行相关命令。

incr/decr通常可用于计数、抢单的场合，例如有2000张火车票，同时有10万人抢2000张火车票，可能一分钟内就抢完了。如果同时去数据库查询剩余票数或下订单，数据库压力很大。

此时可在redis中设置一个票数的缓存，抢票的人先抢到下订单的资格，后台再慢慢去下订单更新数据库。获得资格后，自动减一，并返回了剩余票数。剩余票数为0，就可过滤掉绝大部分请求了。

如果key不存在，则默认key为0，再执行加减的操作。

13、incrby/decrby key num：指定的key值加或减num，返回加num或减num后的值

num为整数。

14、incrbyfloat key float：key值加float，float为浮点数

如果要减少，float为负数即可。

15、setbit key offset value：设置key值的二进制位上offset对应的值

例如，我要将大写的字母变为小写的字母，大写字母和小写字母相差32，差异就是大写字母二进制位偏移量2的位置为0，小写字母为1,。

经典的应用就是使用位图法统计活跃用户，例如统计连续一周登录用户。

如果有1亿用户，登录日志存储在数据库表中，表急剧增大，直接在数据库中统计，计算较慢。

那么使用位图法就能轻松解决这个问题，每天按日期生成一个位图(位数组)，用户是否登录就用1/0标识，用户登录后，把user_id位上的值置为1，标识该用户已登录。把一周的位图做and运算，位上为1的就是连续登录的用户。

一个位图算1亿个位，100000000/8/1024/1024 ≈ 12M，也就是说每天只需要12M就能存储1亿用户是否登录的情况，节约空间，计算方便。

ID为100000000的用户，设置周一、周二、周三连续登录，最后做AND操作，得出该用户连续登录：

ID为5000的用户，周一登录，周二不登录，周三登录(可以不设置，默认填充0)，做AND操作，得出未连续登录：

16、getbit key offset：获取key值的二进制位上offset对应的值

17、bitop operation destkey key1 key2 ... keyn：对key1、key2 ... keyn做operation操作，并将结果保存到destkey上

operation 可以是AND、OR、NOT、XOR

18、bitcount key：返回被置为1的位的数量

19、bitops key 1/0：返回第一个被置为1/0的位

二、List，链表

Redis列表是简单的字符串列表，排序为插入的顺序。列表的最大长度为2^32 - 1 。

Redis 的列表是使用链表实现的。这意味着，即使你的列表中有上百万个元素，增加一个元素到列表的头部或者尾部的操作都是在常量时间完成。Redis 采用链表来实现列表是因为，对于数据库系统来说，快速插入一个元素到一个很长的列表非常重要。

我们可以用列表获取最新的内容(像帖子、微博等)，用ltrim很容易就获取最新的内容，并移除旧的内容。

用列表可以实现生产者消费者模式，生产者调用 lpush 添加项到列表中，消费者调用 rpop 从列表提取，如果没有元素，则轮询去获取，或者使用brpop等待生产者添加项到列表中。

1、lpush key value：把值插入链表头部

插入成功，返回列表的个数。可以同时插入多个值。

lpushx key value：当key存在是才插入数据

2、lrange key start end：返回链表中[start, end]中的元素

左数从0开始，右数从-1开始。所以想取出全部元素可以用lrange key 0 -1。

3、rpush key value：把值插入链表的尾部

rpushx key value：当key存在是才插入数据。

4、lpop key：返回并删除链表头元素

5、rpop key：返回并删除链表尾部元素

6、lrem key count value：从链表中删除value值

删除count绝对值个value，count>0，从头部开始删除；count<0，从尾部开始删除。

7、ltrim key start end：截取[start, end]的列表并重新赋给key

有些时候我们只想用列表存储最近的项，我们可以使用ltrim命令仅仅只记住最近的10项，而丢弃所有老的项。可以很容易实现新增一个元素而抛弃超出的元素。

8、lindex key index：返回列表索引index上的值

9、llen key：返回列表的个数

10、linsert key after|before search value：在列表中查找search，在search之后|之前插入value

只会在第一个匹配的search之后|之前插入，不会插入多个value。

11、lset key index value：设置列表index位置的元素为value

12、brpop/blpop key timeout：等待弹出key的尾部/头部元素

如果有元素则直接弹出，没有则阻塞，timeout为等待超时时间，如果timeout为0，则一直等待。

一般可用于轮询，在线聊天，例如有一个message列表，在获取消息的时候，没有就等待，有就弹出。

使用一个终端来等待消息：

另一个终端插入消息：

消息被弹出：

等待超时：

13、rpoplpush source dest：把source的尾部拿出来放到dest的头部

使用rpoplpush相比分开rpop，lpush两步操作是原子性的，使用 rpoplpush 可以构建更安全的队列和旋转队列。

rpoplpush一般可用于构建安全任务队列，比如有一个任务队列task，每次从中取出一个任务来执行，放到另一个列表bak来备份。这样任务如果执行成功，从bak列表中移除该任务；失败，可以再拿回task列表。

14、brpoplpush source dest timout：等待弹出，放到dest中

结合了brpop喝rpoplpush的特性，有则弹出放到另一个列表，没有则等待。

三、Set，集合

Redis 集合是无序的字符串集合，集合中的值是唯一的、无序的。可以对集合执行很多操作，例如，测试元素是否存在，对多个集合执行交集、并集和差集，等等。

我们通常可以用集合存储一些无关顺序的，表达对象间关系的数据，例如用户的角色，可以用sismember很容易就判断用户是否拥有某个角色。

在一些用到随机值的场合是非常适合的，可以用 srandmember/spop 获取/弹出一个随机元素。

1、sadd key val1 val2 ... valn：向集合中添加元素

2、srandmember key：随机或一个元素

在string和list的命令中，可以通过range来获取某几个字符或某几个元素，但集合是无序的，无法通过下标或范围来访问部分元素，因此要么随机选一个，要么全选。

3、smembers key：返回列表的所有元素

4、sismember key value：判断是否存在某个元素

存在则返回1，不存在则返回0

5、scard key：返回集合的个数

6、spop key：返回并删除其中一个随机元素

7、srem val1 val2 ... valn：删除元素

8、smove source dest value：将source集合中的value删除并移到dest中

9、sinter k1 k2 ... kn：求集合的交集

sinterstore dest k1 k2 ... kn：求集合的交集，并将结果赋给dest

11、sunion k1 k2 ... kn：求集合的并集

同理，sunionstore则将并集的结果赋给dest。

可以用sunionstore复制一个集合

12、sdiff k1 k2 ... kn：求集合的差集

即k1-k2-kn

四、Sorted Set，有序集合

有序集合由唯一的，不重复的字符串元素组成。有序集合中的每个元素都关联了一个浮点值，称为分数。可以把有序看成hash和集合的混合体，分数即为hash的key。

有序集合中的元素是按序存储的，不是请求时才排序的。

1、zadd key score1 value1 score2 value2 ... scoren valuen：添加元素

score为分数，他们按照如下规则排序：

• 如果 A 和 B 是拥有不同分数的元素，A.score > B.score，则 A > B。
• 如果 A 和 B 是有相同的分数的元素，如果按字典顺序 A 大于 B，则 A > B。A 和 B 不能相同，因为排序集合只能有唯一元素。

向有序集合中添加元素，会自动排序且为升序

有序集合的分数可以重复，但值不能重复，元素是唯一的。

2、zrange key start end [withscores]：获取[start, end]的元素(升序)

withscores，是否显示排序分数。zrange默认返回升序序列。

3、zrevrange key start end [withscores]：获取[start, end]的元素(降序)

与zrange获取的顺序相反。

4、zrank key member：查member的排名(升序)

返回的排名升序从下标0开始

5、zrevrank key member：查member的排名(降序)

返回的排名降序从下标0开始

6、zcard key：返回元素个数

7、zcount key min max：返回分数[min, max]区间的元素个数

+inf表示正无穷，-inf表示负无穷。

8、zscore key member：获取元素的分数

9、zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset N]：获取[min, max]区间并偏移offset个，取出后N个元素(升序)

类似于分页查询，如果N超出个数，返回直到结尾。

10、zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset N]：获取[max, min]区间并偏移offset个，取出后N个元素(降序)

与zrangebyscore顺序相反，注意范围是[max, min]

11、zrem key value1 value2 ... valuen：删除元素

从这里也可以看出有序集合中的元素是唯一性的。

12、zremrangebyscore key min max：删除分数[min, max]范围的元素

13、zremrangebyrank key start end：删除排名[min, max]之间的元素

14、zinterstore dest numkeys key1 [key2 ... keyn] [weights weight1 [weight2 ... weightn]] [aggregate sum|min|max]

求key1、key2的交集，key1、key2的权重分别是weight1、weight2；numkeys指定key的个数。

聚合方法为sum|min|max，结果保存到dest中，默认交集求和。可以看做先做交集再做后面的运算。

同样，取并集用zunionstore，其余参数一样。

添加两组数据：

交集求和：

交集最大值：

交集加上权重取最大值：加上权重时：score = score * weight

五、Hash，哈希

Redis的哈希值是字符串字段和字符串值之间的映射，是表示对象的完美数据类型。

哈希中的字段数量没有限制，所以你可以在你的应用程序以不同的方式来使用哈希。

1、hset key field value：设置key中field的值

没有field则写入，有则覆盖

2、hsetnx key field value：当键不存在时才设置值

使用hsetnx就不会覆盖原值

3、hmset key field1 value1 ... fieldn valuen：设置多个键值

4、hget key field：获取key中field的值

5、hmget key field1 ... fieldn：获取多个值

6、hgetall key：获取key中所有的键值

7、hdel key field：删除key中的field

8、hlen key：返回key中的个数

9、hexists key field：判断是否存在某个key

10、hkeys key：返回所有的键

11、hvals key：返回所有的值

12、hincyby key field value：增加整数值

只能增加整数，不能增加小数。也可以增加负数。

13、hincrbyfloat key field value：增加小数

完！！！