Redis高级特性——键的操作

生存时间

在日常业务需求中，总有一些要在某时间节点，做一些特殊的操作这样的需求。如下订单后，需要支付，用户支付一般有一个限制时间，京东15分钟未支付，订单取消；12306在45分钟内未支付则预定火车票取消；再比如登录手机验证码，一般获取一个验证有效期为1分钟，一方面为了保证用户不至于刷短线，另一方面也能够防止一个手机验证码可以长期使用。这些业务需求，在关系型数据库中，一般添加一个到期时间字段，记录每个业务的到期时间，再起一个任务，不断去检查任务是否到期，这样的做法代价太大，耗费资源严重。在Redis中针对每个键都提供了设置生存时间的功能，一旦设置后，到期后Redis自动清除该键值，业务系统只要读取不到就意味着数据到期。

生存时间很重要，但在开发阶段无法做到设置一个非常合理的过期时间。为了尽可能的提高网站的并发量，需要将一些DB中的数据经过整合后，放入到Redis中，以达到提高并发的目的。一般情况下，服务器的内存是有限的，如果将大量的数据键设置为永久有效或具有很长的生存时间如一年；结果可能是在短时间内Redis内存占满，而当用户再继续使用新的DB数据时，将不能够再写入Redis，而使得并发降低，大量的请求直接读库。如果反过来，设置了大量的数据键生存时间较短，如1个小时，这样将会导致Redis数据频繁过期，这一方面也会造成一定的浪费，同时大量的数据过期，也会降低缓存命中率，从而导致很多并发请求转到读库操作，也会降低并发量。

考虑到这些问题，一般情况对于Redis的缓存过期会采用设置生存时间和Redis自有淘汰规则的组合方案。具体的设置方法：

修改Redis的maxmemory参数（最大内存），该参数将会限制Redis的最大使用内存，单位为字节
当一个缓存系统超过了最大内存时，Redis将会按照配置的maxmemory-policy策略进行缓存内数据的淘汰，直到Redis的缓存数量达到最大内存配置为止

Redis的maxmemory-policy支持六种策略，其中LRU最近最少使用的两种策略较为常用（最近最少使用的键，在未来的一段时间内，也会被最少使用到），以下算法会一个键一个键进行删除，直到满足条件。

策略	描述
volatile-lru	LRU算法，删除键，只针对设置了生存时间的键
allkeys-lru	LRU算法，针对所有键
volatile-random	随机删除键，只针对设置了生存时间的键
allkeys-random	随机删除键，全部键
volatile-ttl	删除生存时间最近的键
noeviction	不删除键，只返回错误信息

LRU算法，并不是完全从全库中进行排序后进行删除，而是随机的从Redis中读取三个键（默认，可以通过maxmemory-samples进行配置），并删除这三个键中最久未使用的键，依此反复，直到满足需求为止。volatile-ttl算法也是按此方法进行。

获取生存时间

TTL key
PTTL key

TTL指令用于获取一个键的生存时间，返回键剩余的生存时间，单位为秒。如返回12，则意味着键还有12秒就过期了。

PTTL指令同TTL基本一致，当指定了有效期时，该指令返回的是毫秒单位。

当键不存在时，该指令返回-2
当键存在，但未设置生存时间，则为永久有效，返回-1
其他情况均返回键的剩余生存时间，单位为秒

TTL a   # 键a不存在
# (integer) -2
SET a 1
# OK
TTL a   # 创建键a，但未设置有效时间，永久有效
# (integer) -1
EXPIRE a 12
# (integer) 1
TTL a
# (integer) 10
PEXPIRE a 12300
# (integer) 1
PTTL a
# (integer) 10116

设置生存时间

EXPIRE key ttl_seconds
PEXPIRE key ttl_millseconds

EXPIRE指令用于设置键key的生存时间，单位为秒
PEXPIRE指令同EXPIRE指令一致，区别是单位是毫秒

这两个指令可以与TTL/PTTL相对应。指令返回值

当键存在，设置成功时，返回1
当键不存在或设置失败时，返回0

SET a 1
# OK
TTL a
# (integer) -1
EXPIRE a 10
# (integer) 1
TTL a 
# (integer) 8
TTL a 
# (integer) 2
TTL a 
# (integer) -2
SET a 1
# OK
PEXPIRE a 12300
# (integer) 1
TTL a 
# (integer) 8

EXPIRE aa 12    # aa 不存在
# (integer) 0

当设置有效期时，指定的ttl值为-1，则意味着删除该键。

SET a 1
# OK
EXPIRE a -1
# (integer) 1
TTL a
# (integer) -2

清除生存时间

PERSIST key

PERSIST指令可以将一个键的生存时间调整为永久有效，即TTL=-1。当成功调整键有效期为永久有效时，返回1；当键不存在或者键本身为-1时，返回0。

除了PERSIST指令可以清除生存时间外，重新使用SET等赋值指令，也可以将原有的生存时间重置为-1。

PERSIST a   # 键a不存在
# (integer) 0
SET a 1
# OK
PERSIST a   # a未设置有效期，永久有效
# (integer) 0
EXPIRE a 12300
# (integer) 1
TTL a
# (integer) 12296
PERSIST a
# (integer) 1
TTL a
# (integer) -1

指定时间点到期

EXPIREAT key timestamp
PEXPIREAT key timestamp

EXPIREAT指令也是用于设置key的生存时间，与EXPIRE相比，该指令使用一个时间戳作为第二个参数，意思是到指定的时间点时，该key过期。如设置当天23:00过期，则只要计算出单天23:00的时间戳即可。时间戳单位为秒。

PEXPIREAT指令同EXPIREAT指令一致，唯一区别是单位为毫秒。

当成功设置时，返回1。当键不存在，返回0；当时间戳比当前时间小，返回1，意味着删除键。

SET a 1
# OK
EXPIREAT a 1576561888   # 距离当前还有190秒
# (integer) 1
TTL a
# (integer) 185
PEXPIREAT a 1576561990123   # 距离当前还有139秒又123毫秒
# (integer) 1
PTTL a
# (integer) 127294
TTL a 
# (integer) 125
EXPIREAT a 1476561888   # 时间戳已过去
# (integer) 1
TTL a       # 键不存在
# (integer) -2

删除键

DEL key [key ...]

DEL指令用于删除指定的一个键或多个键，返回成功删除的键数量。当指定的键不存在时，则不执行操作。

SET a 1
# OK
SET aa 12
# OK
SET aaa 123
# OK
DEL a
# (integer) 1
DEL a aa aaa
# (integer) 2

判断键是否存在

EXISTS key [key ...]

EXISTS指令用于判断指定的key在Redis中是否存在，如果存在，则返回1，不存在返回0。该指令可以同时判断多个key，返回的数量是1的累加，但同时指定多个key，仍无法确认具体的key是否存在。

EXISTS a    # a不存在
# (integer) 0
SET a 1
# OK
SET aa 1
# OK
EXISTS a
# (integer) 1
EXISTS a aa aaa
# (integer) 2

返回指定的键列表

KEYS pattern

KEYS指令用于返回指定模式的键列表信息。如果keys *将返回全部键列表，该指令在库数据量较大时，会阻塞Redis，如果在生产环境下，将会有一定的时间无法正确使用Redis，因此一般都不建议在生产环境使用该指令。

KEYS *
# 全库键列表
KEYS a  #只返回键a
# "a"
KEYS aa*    # 返回aa开头的所有键
# "aa"
# "aaa"

库间移动

MOVE key db

MOVE指令将从当前的库中，移动键到指定的库db中。移动成功时返回1，移动失败时返回0。默认情况下Redis实例安装成功后，将会默认创建0-15索引的16个库。该指令一次只能移动一个键。

# 选择库0
SELECT 0
# OK
KYES a*
# "a"
# "aa"
# "aaa"
MOVE a 1
# (integer) 1
MOVE a 1
# (integer) 0
EXISTS a
# (integer) 0
# 切换库1,库1未使用过
SELECT 1
# OK
KEYS *
# "a"

修改键名

RENAME key newKey
RENAMENX key newKey

RENAME指令用于将一个键名为key的键，修改为新键名newKey。当修改成功时，返回OK，其他情况返回错误信息。

key和newKey相同时，返回OK，相当于没有修改(不同版本的Redis可能存在差异)

key不存在时，返回错误信息

当key，newKey存在时，则使用key的值覆盖已存在的newKey

RENAMENX指令用于修改键名，但必须指定的newKey不存在时，才修改，如果newKey存在，则不做调整

修改成功时，返回1

newKey存在时，返回0

当key不存在时，返回错误

# key不存在
RENAME aaaaa ad
# no such key
RENAME a ab
# OK
GET aa
# "1"
GET aaa
# "2"
RENAME aa aaa       # 使用aa的值覆盖aaa的值
# OK
GET aa
# nil
GET aaa     # 原有的aaa被覆盖
# "1"

SET a 1
# OK
SET aa 2
# OK
DEL aaa
# (integer) 1
# 将a重命名为aaa
RENAMENX a aaa
# (integer) 1
EXISTS a
# 0
EXISTS aaa
# 1
# aa存在,不会调整
RENAMENX aaa aa
# (integer) 0
RENAMENX aaaaa aa
# no such key

返回键类型

TYPE key

TYPE指令用于检查key的数据类型。

SET a 1
# OK
ZADD b 1 c 2 d
# (integer) 2
SADD c 1 2
# (integer) 2
LPUSH d 1 2
# (integer) 2
HSET e a 1
# (integer) 1
TYPE a
# string
TYPE b
# zset
TYPE c
# set
TYPE d
# list
TYPE e
# hash