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🔥 系列专栏：Redis

🔥 String字符串

🧑‍💻 字符串类型是Redis最基础的数据类型，关于字符串需要特别注意：

1. ⾸先Redis中所有的键的类型都是字符串类型，⽽且其他⼏种数据结构也都是在字符串类似基础上构建的，例如列表和集合的元素类型是字符串类型，所以字符串类型能为其他4种数据结构的学习奠定基础。
2. 其次，如图2-7所⽰，字符串类型的值实际可以是字符串，包含⼀般格式的字符串或者类似JSON、XML格式的字符串；数字，可以是整型或者浮点型；甚⾄是⼆进制流数据，例如图⽚、⾳频、视频等。不过⼀个字符串的最⼤值不能超过512MB。

由于Redis内部存储字符串完全是按照⼆进制流的形式保存的，所以Redis是不处理字符集编码问题的，客户端传⼊的命令中使⽤的是什么字符集编码，就存储什么字符集编码。

🔥 常⻅命令

🦋 SET

将string类型的value设置到key中。如果key之前存在，则覆盖，⽆论原来的数据类型是什么。之前关于此key的TTL也全部失效。

语法：

SET key value [expiration EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]

选项：

SET命令⽀持多种选项来影响它的⾏为：

• EX seconds⸺使⽤秒作为单位设置key的过期时间。
• PX milliseconds⸺使⽤毫秒作为单位设置key的过期时间。
• NX ⸺只在key不存在时才进⾏设置，即如果key之前已经存在，设置不执⾏。
• XX ⸺只在key存在时才进⾏设置，即如果key之前不存在，设置不执⾏。

注意：由于带选项的SET命令可以被 SETNX 、 SETEX 、 PSETEX 等命令代替，所以之后的版本中，Redis可能进⾏合并。

返回值：

• 如果设置成功，返回OK。
• 如果由于SET指定了NX或者XX但条件不满⾜，SET不会执⾏，并返回(nil)。

⽰例：

redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> SET mykey "Hello"
OK
redis> GET mykey
"Hello"
redis> SET mykey "World" NX
(nil)
redis> DEL mykey
(integer) 1
redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> SET mykey "World" XX
(nil)
redis> GET mykey
(nil)
redis> SET mykey "World" NX
OK
redis> GET mykey
"World"
redis> SET mykey "Will expire in 10s" EX 10
OK
redis> GET mykey
"Will expire in 10s"
redis> GET mykey # 10秒之后
(nil)

🦋 GET

获取key对应的value。如果key不存在，返回nil。如果value的数据类型不是string，会报错。

语法：

GET key

返回值：key对应的value，或者nil当key不存在。

⽰例：

redis> GET nonexisting
(nil)
redis> SET mykey "Hello"
"OK"
redis> GET mykey
"Hello"
redis> DEL mykey
(integer) 1
redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> HSET mykey name Bob
(integer) 1
redis> GET mykey
(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

🦋 MGET

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。
语法：

MGET key [key ...]

返回值：对应value的列表
⽰例：

redis> SET key1 "Hello"
"OK"
redis> SET key2 "World"
"OK"
redis> MGET key1 key2 nonexisting
1) "Hello"
2) "World"
3) (nil)

🦋 MSET

⼀次性设置多个key的值。
语法：

MSET key value [key value ...]

⽰例：

redis> MSET key1 "Hello" key2 "World"
"OK"
redis> GET key1
"Hello"
redis> GET key2
"World"

图2-8多次getvs单次mget

如图2-8所⽰，使⽤mget/mset由于可以有效地减少了⽹络时间，所以性能相较更⾼。

学会使⽤批量操作，可以有效提⾼业务处理效率，但是要注意，每次批量操作所发送的键的数量也不是⽆节制的，否则可能造成单⼀命令执⾏时间过⻓，导致Redis阻塞。

🦋 SETNX

设置key-value但只允许在key之前不存在的情况下。
语法：

SETNX key value

返回值：1表⽰设置成功。0表⽰没有设置。
⽰例：

redis> SETNX mykey "Hello"
(integer) 1
redis> SETNX mykey "World"
(integer) 0
redis> GET mykey
"Hello"

SET、SETNX和SETXX的执⾏流程如图2-9所⽰

图2-9SET、SETNX、SETXX执⾏流程

🔥 计数命令

🦋 INCR

将key对应的string表⽰的数字加⼀。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。

语法：

 INCR key

返回值：integer类型的加完后的数值。

⽰例：

redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> INCR mykey
(integer) 1
redis> SET mykey "10"
"OK"
redis> INCR mykey
(integer) 11
redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
"OK"
redis> INCR mykey
(error) value is not an integer or out of range
redis> SET mykey 'not a number'
"OK"
redis> INCR mykey
(error) value is not an integer or out of range

🦋 INCRBY

将key对应的string表⽰的数字加上对应的值。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。
语法：

INCRBY key decrement

返回值：integer类型的加完后的数值。

⽰例：

redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> INCRBY mykey 3
1 2 3
比特就业课(integer) 3
redis> SET mykey "10"
"OK"
redis> INCRBY mykey 3
(integer) 13
redis> INCRBY mykey "not a number"
(error) ERR value is not an integer or out of range
redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
"OK"
redis> INCRBY mykey 3
(error) value is not an integer or out of range
redis> SET mykey 'not a number'
"OK"
redis> INCRBY mykey 3
(error) value is not an integer or out of range

🦋 DECR

将key对应的string表⽰的数字减⼀。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。
语法：

DECR key

返回值：integer类型的减完后的数值。
⽰例：

redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> DECR mykey
(integer) -1
redis> SET mykey "10"
"OK"
redis> DECR mykey
(integer) 9
redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
"OK"
redis> DECR mykey
(error) value is not an integer or out of range
redis> SET mykey 'not a number'
"OK"
redis> DECR mykey
(error) value is not an integer or out of range

🦋 DECYBY

将key对应的string表⽰的数字减去对应的值。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的string不是⼀个整型或者范围超过了64位有符号整型，则报错。
语法：

DECRBY key decrement

返回值：integer类型的减完后的数值。

⽰例：

redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> DECRBY mykey 3
(integer) -3
redis> SET mykey "10"
"OK"
redis> DECRBY mykey 3
(integer) 7
redis> DECRBY mykey "not a number"
(error) ERR value is not an integer or out of range
redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
"OK"
redis> DECRBY mykey 3
(error) value is not an integer or out of range
redis> SET mykey 'not a number'
"OK"
redis> DECRBY mykey 3
(error) value is not an integer or out of range

🦋 INCRBYFLOAT

将key对应的string表⽰的浮点数加上对应的值。如果对应的值是负数，则视为减去对应的值。如果key不存在，则视为key对应的value是0。如果key对应的不是string，或者不是⼀个浮点数，则报错。允许采⽤科学计数法表⽰浮点数。

语法：

INCRBYFLOAT key increment

返回值：加/减完后的数值。

⽰例：

redis> SET mykey 10.50
"OK"
redis> INCRBYFLOAT mykey 0.1
"10.6"
redis> INCRBYFLOAT mykey -5
"5.6"
redis> SET mykey 5.0e3
"OK"
redis> INCRBYFLOAT mykey 2.0e2
"5200"

很多存储系统和编程语⾔内部使⽤CAS机制实现计数功能，会有⼀定的CPU开销，但在Redis中完全不存在这个问题，因为Redis是单线程架构，任何命令到了Redis服务端都要顺序执⾏。

🔥 其他命令

🦋 APPEND

如果key已经存在并且是⼀个string，命令会将value追加到原有string的后边。如果key不存在，则效果等同于SET命令。
语法：

APPEND KEY VALUE

返回值：追加完成之后string的⻓度。

⽰例：

redis> EXISTS mykey
(integer) 0
redis> APPEND mykey "Hello"
(integer) 5
redis> GET mykey
"Hello"
redis> APPEND mykey " World"
(integer) 11
redis> GET mykey
"Hello World"

在启动 redis 客户端的时候,加上一个 --raw 这样的选项就可以使 redis 客户端能够自动的把二进制数据尝试翻译

🦋 GETRANGE

返回key对应的string的⼦串，由start和end确定（左闭右闭）。可以使⽤负数表⽰倒数。-1代表倒数第⼀个字符，-2代表倒数第⼆个，其他的与此类似。超过范围的偏移量会根据string的⻓度调整成正确的值。

语法：

GETRANGE key start end

返回值：string类型的⼦串
⽰例：

redis> SET mykey "This is a string"
"OK"
redis> GETRANGE mykey 0 3
"This"
redis> GETRANGE mykey -3 -1
"ing"
redis> GETRANGE mykey 0 -1
"This is a string"
redis> GETRANGE mykey 10 100
"string"

🦋 SETRANGE

覆盖字符串的⼀部分，从指定的偏移开始。
语法：

SETRANGE key offset value

返回值：替换后的string的⻓度。

⽰例：

redis> SET key1 "Hello World"
"OK"
redis> SETRANGE key1 6 "Redis"
(integer) 11
redis> GET key1
"Hello Redis"

🦋 STRLEN

获取key对应的string的⻓度。当key存放的类似不是string时，报错。
语法：

STRLEN key

返回值：string的⻓度。或者当key不存在时，返回0。

⽰例：

redis> SET mykey "Hello world"
"OK"
redis> STRLEN mykey
(integer) 11
redis> STRLEN nonexisting
(integer) 0

🔥 命令⼩结

表2-3是字符串类型命令的效果、时间复杂度，开发⼈员可以参考此表，结合⾃⾝业务需求和数
据⼤⼩选择合适的命令。

表2-3字符串类型命令⼩结

🔥 内部编码

字符串类型的内部编码有3种：

• int：8个字节的⻓整型。
• embstr：⼩于等于39个字节的字符串。
• raw：⼤于39个字节的字符串。

Redis会根据当前值的类型和⻓度动态决定使⽤哪种内部编码实现。

整型类型⽰例如下：

127.0.0.1:6379> set key 6379
OK
127.0.0.1:6379> object encoding key
"int"

短字符串⽰例如下：

# ⼩于等于 39 个字节的字符串
127.0.0.1:6379> set key "hello"
OK
127.0.0.1:6379> object encoding key
"embstr"

⻓字符串⽰例如下：

# ⼤于 39 个字节的字符串
127.0.0.1:6379> set key "one string greater than 39 bytes ........"
OK
127.0.0.1:6379> object encoding key
"raw"

🦋典型使⽤场景

🎀 缓存（Cache）功能

图2-10是⽐较典型的缓存使⽤场景，其中Redis作为缓冲层，MySQL作为存储层，绝⼤部分请求的数据都是从Redis中获取。由于Redis具有⽀撑⾼并发的特性，所以缓存通常能起到 加速读写 和 降低后端压⼒ 的作⽤。

图2-10Redis+MySQL组成的缓存存储架构

上述策略，存在一个明显的问题! 随着时间的推移，肯定是会有越来越多的 key 在 redis 上访问不到从而从 mysql 读取并写入 redis 了.此时 redis 中的数据不是就越来越多嘛?

• 在把数据写给 redis 的同时,给这个 key 设置一个过期时间
• Redis 也在内存不足的时候,提供了淘汰策略

下⾯的伪代码模拟了图2-10的业务数据访问过程：

1. 假设业务是根据⽤⼾uid获取用户信息

UserInfo getUserInfo(long uid) {...
}

2. ⾸先从Redis获取⽤⼾信息，我们假设⽤⼾信息保存在"user:info:"对应的键中：

// 根据 uid 得到 Redis 的键
String key = "user:info:" + uid;// 尝试从 Redis 中获取对应的值
String value = Redis 执⾏命令：get key;// 如果缓存命中（hit）
if (value != null) {// 假设我们的⽤⼾信息按照 JSON 格式存储UserInfo userInfo = JSON 反序列化(value);return userInfo;
}

3. 如果没有从Redis中得到⽤⼾信息，及缓存miss，则进⼀步从MySQL中获取对应的信息，随后写⼊缓存并返回：

// 如果缓存未命中（miss）
if (value == null) {// 从数据库中，根据 uid 获取⽤⼾信息UserInfo userInfo = MySQL 执⾏ SQL：select * from user_info where uid =
<uid>// 如果表中没有 uid 对应的⽤⼾信息if (userInfo == null) {响应 404return null;}// 将⽤⼾信息序列化成 JSON 格式String value = JSON 序列化(userInfo);// 写⼊缓存，为了防⽌数据腐烂（rot），设置过期时间为 1 ⼩时（3600 秒）Redis 执⾏命令：set key value ex 3600// 返回⽤⼾信息return userInfo;
}

通过增加缓存功能，在理想情况下，每个⽤⼾信息，⼀个⼩时期间只会有⼀次MySQL查询，极⼤地提升了查询效率，也降低了MySQL的访问数。

与MySQL等关系型数据库不同的是，Redis没有表、字段这种命名空间，⽽且也没有对键名有强制要求（除了不能使⽤⼀些特殊字符）。但设计合理的键名，有利于防⽌键冲突和项⽬的可维护性，⽐较推荐的⽅式是使⽤"业务名:对象名:唯⼀标识:属性"作为键名。例如MySQL的数据库名为vs，⽤⼾表名为user_info，那么对应的键可以使⽤"vs:user_info:6379"、“vs:user_info:6379:name"来表⽰，如果当前Redis只会被⼀个业务使⽤，可以省略业务名"vs:”。如果键名过程，则可以使⽤团队内部都认同的缩写替代，例如 "user:6379:friends:messages:5217"可以被"u:6379 : f r : m:5217"代替。毕竟键名过⻓，还是会导致Redis的性能明显下降的。

🎀 计数（Counter）功能

许多应⽤都会使⽤Redis作为计数的基础⼯具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数据可以异步处理或者落地到其他数据源。如图2-11所⽰，例如视频⽹站的视频播放次数可以使⽤Redis来完成：⽤⼾每播放⼀次视频，相应的视频播放数就会⾃增1。

图2-11记录视频播放次数

// 在 Redis 中统计某视频的播放次数
long incrVideoCounter(long vid) {key = "video:" + vid;long count = Redis 执⾏命令：incr keyreturn counter;
}

实际中要开发⼀个成熟、稳定的真实计数系统，要⾯临的挑战远不⽌如此简单：防作弊、按照不同维度计数、避免单点问题、数据持久化到底层数据源等

🎀 共享会话（Session）

如图2-12所⽰，⼀个分布式Web服务将⽤户的Session信息（例如⽤⼾登录信息）保存在各⾃的服务器中，但这样会造成⼀个问题：出于负载均衡的考虑，分布式服务会将⽤户的访问请求均衡到不同的服务器上，并且通常⽆法保证⽤⼾每次请求都会被均衡到同⼀台服务器上，这样当⽤⼾刷新⼀次访问是可能会发现需要重新登录，这个问题是⽤⼾⽆法容忍的。

图2-12Session分散存储

为了解决这个问题，可以使⽤Redis将⽤⼾的Session信息进⾏集中管理，如图2-13所⽰，在这种模式下，只要保证Redis是⾼可⽤和可扩展性的，⽆论⽤⼾被均衡到哪台Web服务器上，都集中从Redis中查询、更新Session信息。

图2-13Redis集中管理Session

🎀 ⼿机验证码

很多应⽤出于安全考虑，会在每次进⾏登录时，让⽤⼾输⼊⼿机号并且配合给⼿机发送验证码，然后让⽤户再次输⼊收到的验证码并进⾏验证，从⽽确定是否是⽤户本⼈。为了短信接⼝不会频繁访问，会限制⽤户每分钟获取验证码的频率，例如⼀分钟不能超过5次，如图2-14所⽰。

图2-14短信验证码

此功能可以⽤以下伪代码说明基本实现思路：

String 发送验证码(phoneNumber) {key = "shortMsg:limit:" + phoneNumber;// 设置过期时间为 1 分钟（60 秒）// 使⽤ NX，只在不存在 key 时才能设置成功bool r = Redis 执⾏命令：set key 1 ex 60 nxif (r == false) {// 说明之前设置过该⼿机的验证码了long c = Redis 执⾏命令：incr keyif (c > 5) {// 说明超过了⼀分钟 5 次的限制了// 限制发送return null;}}// 说明要么之前没有设置过⼿机的验证码；要么次数没有超过 5 次String validationCode = ⽣成随机的 6 位数的验证码();validationKey = "validation:" + phoneNumber;// 验证码 5 分钟（300 秒）内有效Redis 执⾏命令：set validationKey validationCode ex 300;// 返回验证码，随后通过⼿机短信发送给⽤⼾return validationCode ;}// 验证⽤⼾输⼊的验证码是否正确bool 验证验证码(phoneNumber, validationCode) {validationKey = "validation:" + phoneNumber;String value = Redis 执⾏命令：get validationKey;if (value == null) {// 说明没有这个⼿机的验证码记录，验证失败return false;}if (value == validationCode) {return true;} else {return false;}
}

以上介绍了使⽤Redis的字符串数据类型可以使⽤的⼏个场景，但其适⽤场景远不⽌于此，开发⼈员可以结合字符串类型的特点以及提供的命令，充分发挥⾃⼰的想象⼒，在⾃⼰的业务中去找到合适的场景去使⽤Redis的字符串类型。

🔥 共勉

😋 以上就是我对 Redis：常用数据结构 & 单线程模型 的理解, 觉得这篇博客对你有帮助的，可以点赞收藏关注支持一波~ 😉