Redis —— 基础篇

Redis —— 基础篇

1、简介

​  Redis（Remote Dictionary Server，远程字典服务）是一个开源的 使用 ANSI C语言 编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库，并提供多种语言的 API。

​  Redis 的主要用途如下：

• 缓存：是实现分布式缓存的首选中间件
• 数据库：实现诸如点赞、关注、排行等对性能要求极高的互联网需求
• 计算工具：统计诸如PV/UV、用户在线天数等数据
• 其他的使用场景：可以实现分布式锁，可以作为消息队列使用

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扩展：Redis 和 传统的关系型数据库 的区别

• 存储方式：

  1、Redis是一种基于键值对的NoSQL数据库，而键值对的值是由多种数据结构和算法组成的。

  2、关系型数据库是基于二维数据表来存储数据的，它的数据格式更为严谨，并支持关系查询。

• 存储区域：

  1、Redis的数据都存储于内存中，因此它的速度惊人，读写性能可达10万/秒，远超关系型数据库。

  2、关系型数据库的数据存储于磁盘上，可以存放海量的数据，但性能远不如Redis。

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2、基础知识

2.1、Redis 数据库

​  Redis 有16个数据库（DB0 ~ DB15），默认使用第 0 个，可以使用 select n 切换到 DB n，dbsize 可以查看当前数据库的大小（与 key 数量相关）。

相关命令：

• keys * ：查看当前数据库中所有的key。

• flushdb：清空当前数据库中的键值对。

• flushall：清空所有数据库的键值对

2.2、Redis 数据类型

1、Redis 支持5种核心的数据类型： 字符串、哈希、列表、集合、有序集合；

2、Redis 还提供了 Bitmap、HyperLogLog、Geo 类型，但这些类型都是基于上述核心数据类型实现的；

3、 Redis 在5.0新增加了 Streams 数据类型，它是一个功能强大的、支持多播的、可持久化的 消息队列。

2.3、Redis-key

​  在 Redis 中无论什么数据类型，在数据库中都是以 key-value 形式保存，通过对 Redis-key 的操作，来完成对数据库中数据的操作。

相关命令：

• exists key：判断键是否存在
• del key：删除键值对
• move key db：将键值对移动到指定数据库
• expire key second：设置键值对的过期时间
• type key：查看value的数据类型

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补充：TTL 命令（返回 key 的过期时间，语法为 ttl key ）

1. 当前 key 没有设置过期时间，会返回 -1
2. 当前 key 有设置过期时间 且 key 已过期，会返回 -2
3. 当前 key 有设置过期时间 且 key 未过期，返回 key 剩余时间

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3、五大数据类型

3.1、String（字符串）

相关命令：

• set [key] [value]：添加元素
• get [key] ：获取元素

# 语法
set [key] [value]	# 添加元素
get [key] 			# 获取元素


127.0.0.1:6379> set name hong 
OK
127.0.0.1:6379> get name
"hong"

3.2、List（列表）

• List 是 线性有序 的数据结构，内部元素 可以重复 并 按照 插入顺序排序

• List 实际上是一个 双向链表，可以向 List 中的任何位置 插入元素

• 一个 List 最多可以包含 2^32 - 1 个元素

相关命令：

• lpushx/rpushx key value： 添加元素
• lpush/rpush key value [value...]：添加一个或多个元素
• lrange key start stop：查询元素
• linsert key BEFORE|AFTER pivot value：插入元素
• llen key：获取列表长度
• lindex key index：获取指定索引的值（从 0 开始）
• lset key index value：改变列表某个位置的值
• lpop/rpop key：弹出元素
• rpoplpush source destination：从当前列表弹出 压入到新的列表
• ltrim key start stop：截取列表
• lrem key count value：移除元素
• blpop/brpop key [key ...] timeout：弹出元素，若列表为空则进入阻塞状态

注：命令无特殊说明的话，l 代表 List 。

# 添加 （l 代表从左边插入，r代表从右边插入）
lpushx/rpushx key value					# 添加一个元素
lpush/rpush key value [value...]		# 添加一个或多个元素

# 查询
lrange key start stop					

127.0.0.1:6379> lpush myList 1 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange myList 0 -1		# 0 -1  代表查询所有值
1) "3"
2) "2"
3) "1"

# 插入
linsert key BEFORE|AFTER pivot value

127.0.0.1:6379> linsert myList after 3 three
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange myList 0 -1
1) "3"
2) "three"
3) "2"
4) "1"

# 获取列表长度
llen key

127.0.0.1:6379> llen myList
(integer) 4

# 获取指定索引的值（从 0 开始）
lindex key index

127.0.0.1:6379> lindex myList 1
"three"

# 改变列表某个位置的值
lset key index value

127.0.0.1:6379> lset myList 1 four
OK
127.0.0.1:6379> lrange myList 0 -1
1) "3"
2) "four"
3) "2"
4) "1"

# 弹出 （l 代表从左边插入，r代表从右边插入）
lpop/rpop key

127.0.0.1:6379> rpop myList
OK
127.0.0.1:6379> lrange myList 0 -1
1) "3"
2) "four"
3) "2"

# 从当前列表弹出 压入到新的列表 
rpoplpush source destination

127.0.0.1:6379> rpoplpush myList newList
"2"
127.0.0.1:6379> lrange myList 0 -1
1) "3"
2) "four"
127.0.0.1:6379> lrange newList 0 -1
1) "2"

# 截取列表
ltrim key start stop					# [start, stop]，从 0 开始

127.0.0.1:6379> ltrim myList 0 0
OK
127.0.0.1:6379>  lrange myList 0 -1
1) "3"

# 移除元素
lrem key count value					# 当 count = -x，代表移除全部

127.0.0.1:6379> lrem myList -1 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange myList 0 -1
(empty list or set)

# 弹出，若列表为空则进入阻塞状态 （l 代表从左边插入，r代表从右边插入）
blpop/brpop key [key ...] timeout		# timeout 超时时间，单位为秒

127.0.0.1:6379> blpop myList 5
(nil)
(5.04s)

3.3、Set（集合）

• Set 是 String 类型 的无序集合，内部元素 不重复
• Set 是通过 哈希表 实现的，添加、删除、查找的复杂度都是 O(1)
• 一个 Set 最多可以包含 2^32 - 1 个元素

相关命令：

• sadd key value ：添加元素
• smembers key：查询元素
• scard key：获取集合长度
• sismember key value：查询元素是否存在
• srandmember key count：随机返回 count 个元素
• spop key count：随机移除 count 个元素
• smove key otherkey value：移动元素
• srem key value [value...]：移除元素
• sdiff key1 [key2...]：查询集合的差集
• sinter key1 [key2...]：查询集合的交集
• sunion key1 [key2...]：查询集合的并集

注：命令无特殊说明的话，s 代表 Set 。

# 添加
sadd key value 

# 查询
smembers key

127.0.0.1:6379> sadd mySet 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> smembers mySet
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"

# 获取集合长度
scard key

127.0.0.1:6379> scard mySet
(integer) 5

# 查询元素是否存在
sismember key value

127.0.0.1:6379> sismember mySet 5
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember mySet 6
(integer) 0

# 随机返回 count 个元素
srandmember key count

127.0.0.1:6379> srandmember mySet 3
1) "2"
2) "4"
3) "1"

# 随机移除 count 个元素
spop key count

127.0.0.1:6379> spop mySet 2
1) "1"
2) "3"
127.0.0.1:6379> smembers mySet
1) "2"
2) "4"
3) "5"

# 移动元素
smove key otherkey value

127.0.0.1:6379> smove mySet newSet 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers mySet
1) "4"
2) "5"
127.0.0.1:6379> smembers newSet
1) "2"

# 移除元素
srem key value [value...]

127.0.0.1:6379> srem mySet 4
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers mySet
1) "5"

127.0.0.1:6379> sadd mySet 1 2 7 8
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sadd newSet 7 8 0 9
(integer) 4
127.0.0.1:6379> smembers mySet
1) "1"
2) "2"
3) "5"
4) "7"
5) "8"
127.0.0.1:6379> smembers newSet
1) "0"
2) "2"
3) "7"
4) "8"
5) "9"

# 查询集合的差集
sdiff key1 [key2...]

127.0.0.1:6379> sdiff mySet newSet
1) "1"
2) "5"

# 查询集合的交集
sinter key1 [key2...]
127.0.0.1:6379> sinter mySet newSet
1) "2"
2) "7"
3) "8"

# 查询集合的并集
sunion key1 [key2...]
127.0.0.1:6379> sunion mySet newSet
1) "0"
2) "1"
3) "2"
4) "5"
5) "7"
6) "8"
7) "9"

3.4、Hash（哈希）

• Hash 是一个 String 类型 的 field 和 value 的映射表，适合存储对象

相关命令：

• hset key field value：添加元素
• hget key field：查询元素
• hgetall key：获取全部的元素
• hdel key field1 [field2...]：删除元素
• hlen key：获取元素数量
• hexists key field：判断 hash 中 指定元素 是否存在
• hincrby key field increment：增加元素字段的值（字段值为数字）
• hsetnx key field value：判断元素是否存在，如果不存在就新增该元素，存在就不作改变

命令无特殊说明的话，h 代表 Hash 。

# 添加 
hset key field value

# 查询 
hget key field

127.0.0.1:6379> hset myHash name yu
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myHash name
"yu"
127.0.0.1:6379> hset myHash count 100
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myHash count
"100"

# 获取全部的元素
hgetall key

127.0.0.1:6379> hgetall myHash
1) "name"
2) "yu"
3) "count"
4) "100"

# 删除元素
hdel key field1 [field2...]

127.0.0.1:6379> hdel myHash count
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hgetall myHash
1) "name"
2) "yu"

# 获取 hash 的元素数量
hlen key

127.0.0.1:6379> hlen myHash
(integer) 1

# 判断 hash 中指定元素是否存在
hexists key field

127.0.0.1:6379> hexists myHash name
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hexists myHash count
(integer) 0

127.0.0.1:6379> hset myHash count 100
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myHash count
"100"

# 增加元素字段的值（字段值为数字）
hincrby key field increment

127.0.0.1:6379> hincrby myHash count 100
(integer) 200
127.0.0.1:6379> hget myHash count
"200"

# 判断元素是否存在，如果不存在就新增该元素，存在就不作改变
hsetnx key field value

127.0.0.1:6379> hsetnx myHash color blue
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myHash color
"blue"
127.0.0.1:6379>  hsetnx myHash color green
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hget myHash color
"blue"

3.5、Zset（有序集合）

• Zset 中 不同的元素都会关联一个不同的、double类型的分数（score），Zset 正是通过分数来为集合中的元素进行从小到大的排序
• score 相同：按字典顺序排序
• Zset 元素唯一，但元素的分数（score）可以重复

相关命令：

• zadd key score value [score value ...]：添加元素
• zrange key start end：查询元素
• zrangebyscore key min max [withscores]：元素升序
• zrevrange key start end：元素降序
• zcard key：获取元素数量
• zcount key min max ：获取指定区间的元素数量
• zrem key member：移除元素

命令无特殊说明的话，Z 代表 Zset 。

# 添加
zadd key score value [score value ...]

# 查询
zrange key start end

127.0.0.1:6379> zadd myZset 1 first
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange myZset 0 -1
1) "first"

127.0.0.1:6379> zadd myZset 2 secord
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myZset 3 third
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myZset 0 four
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange myZset 0 -1
1) "four"
2) "first"
3) "secord"
4) "third"

# 排序
## 升序
zrangebyscore key min max [withscores]

127.0.0.1:6379> zrangebyscore myZset 0 3
1) "four"
2) "first"
3) "secord"
4) "third"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore myZset 0 3 withscores
1) "four"
2) "0"
3) "first"
4) "1"
5) "secord"
6) "2"
7) "third"
8) "3

## 降序
zrevrange key start end

127.0.0.1:6379> zrevrange myZset 0 -1
1) "third"
2) "secord"
3) "first"
4) "four"

# 获取 Zset 中元素的数量
zcard key

127.0.0.1:6379> zcard myZset
(integer) 4

# 获取指定区间的成员数量
zcount key min max 

127.0.0.1:6379> zcount myZset 0 2
(integer) 3

# 移除Zset中的元素
zrem key member

127.0.0.1:6379> zrem myZset first
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange myZset 0 -1
1) "four"
2) "secord"
3) "third"

4、三种特殊数据类型

4.1、geospatial （地理位置）

相关命令：

• geoadd key 经度 纬度 value：添加地理位置
• geodist key value1 value2 [m/km/mi/ft]：获取指定城市的经度和纬度
• georadius key 经度 纬度 半径 [m/km/mi/ft] [withcoord] [withdist] [WITHHASH] [count number](限定数量)：通过半径来查询附近的城市
• geohash key member：将二维的经纬度转换为一维的字符串

# 添加地理位置
# 规则：两级无法直接添加，我们一般会下载城市数据，直接通过java程序一次性导入！
# 有效经纬度:
	# 有效的经度从 -180度 到 180度
	# 有效的纬度从 -85.05112878度 到 85.05112878度
geoadd key 经度 纬度 value

# 获取指定城市的经度和纬度
geopos key value

# 获取两座城市的直线距离
	# mi 英里
	# ft 英尺
geodist key value1 value2 [m/km/mi/ft]

# 通过半径来查询附近的城市
georadius key 经度 纬度 半径 [m/km/mi/ft] [withcoord] [withdist] [WITHHASH] [count number](限定数量)

georadiusbymember key member radius 

# 将二维的经纬度转换为一维的字符串
geohash key member

注：geo 底层实现原理 是 Zset

127.0.0.1:6379> zrange china:city 0 -1   # 查看地图中全部元素
1) "chongqi"
2) "xian"
3) "shenzhen"
4) "hangzhou"
5) "shanghai"
6) "beijing"
127.0.0.1:6379> zrem china:city chongqi  # 移除指定元素！
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange china:city 0 -1
1) "xian"
2) "shenzhen"
3) "hangzhou"
4) "shanghai"
5) "beijing"
127.0.0.1:6379> 

4.2、Hyperloglog（基数统计）

• 基数统计算法

• 占用的内存是固定的，存放 2^64 不同的元素，只需要12KB的内存

• 存在 0.81% 的错误率

相关命令：

• pfadd key value：添加元素
• pfcount key：计数
• pfmerge destkey sourcekey [sourceky...]：合并

# 添加元素
pfadd key value

# 计数
pfcount key

# 合并 key
pfmerge destkey sourcekey [sourceky...]

4.3、Bitmaps（位图）

• 操作二进制位来进行记录，只有 0 和 1 两个状态

相关命令：

• setbit key offset value：添加元素

• bitcount key：位统计

# 添加
setbit key offset value ( value => [0,1] )

应用：使用 Bitmaps 来记录 周一 到 周日 的打卡

127.0.0.1:6379> setbit sign 0 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 1 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 2 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 3 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 4 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 5 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign 6 1
(integer) 0

查看某一天是否有打卡

127.0.0.1:6379> getbit sign 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit sign 5
(integer) 0

统计打卡的天数

127.0.0.1:6379> bitcount sign	# 统计这周的打卡记录
(integer) 4