第三章 Redis常用命令

第三章 Redis常用命令

学习目标

1 什么是Redis的五大数据类型

redis的存储时 key-value形式的,这里的五大类型指的是 value的五种数据类型

2 相关命令

1 如何对键进行一些操作
2 String类型的value值如何进行操作
3 List 类型的value如何进行操作
4 Set类型的value如何进行操作
5 Hash类型的value如何进行操作
6 Zset类型的value如何进行操作

3redis常见数据类型操作命令的帮助文档

http://www.redis.cn/commands.html

第一节 key操作的相关命令

语法	功能
keys *	查看当前库所有key (匹配：keys *1)
exists key	判断某个key是否存在
type key	查看你的key是什么类型
del key	删除指定的key数据
unlink key	非阻塞删除,仅将keys从keyspace元数据中删除，真正的删除会在后续异步操作
expire key 10	10秒钟：为给定的key设置过期时间
ttl key	查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期
select	命令切换数据库
dbsize	查看当前数据库的key的数量
flushdb	清空当前库
flushall	清空全部库

第二节 字符串类型(String)

2.1 简介

1 String是Redis最基本的类型，你可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value。

2 String类型是二进制安全的。意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。

3 String类型是Redis最基本的数据类型，一个Redis中字符串value最多可以是512M

2.2 常用命令

语法	解释
set	添加键值对
	NX：当数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库
	XX：当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥
	EX：key的超时秒数
	PX：key的超时毫秒数，与EX互斥
get	查询对应键值
append	将给定的 追加到原值的末尾
strlen	获得值的长度
setnx	只有在 key 不存在时 设置 key 的值
incr	将 key 中储存的数字值增1,只能对数字值操作，如果为空，新增值为1
decr	将 key 中储存的数字值减1,只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1
incrby / decrby <步长>	将 key 中储存的数字值增减。自定义步长
mset …	同时设置一个或多个 key-value对
mget …	同时获取一个或多个 value
msetnx …	同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。有一个失败则都失败(原子性)
getrange <起始位置><结束位置>	获得值的范围，类似java中的substring，前包，后包
setrange <起始位置>	用 覆写所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始)。
setex <过期时间>	设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。
getset	以新换旧，设置了新值同时获得旧值。

redis指令运行的原子性

• 所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。
  • （1）在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。
  • （2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。
  • （3）Redis单命令的原子性主要得益于的单线程。

问题 JAVA中的 i++ 是否具有原子性

• 2个线程同时执行如下for循环时,i值的范围是 2-200

  int i =10;
  for (int j =1;j<-100;j++){
      i++;
  }
  

2.3 数据结构

String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于Java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.

如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。

第三节 Redis 列表(List)

3.1 简介

单键多值, 一个键下的value是一个List.Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

3.2 常用命令

语法	功能
lpush/rpush …	从左边/右边插入一个或多个值。
lpop/rpop	从左边/右边吐出一个值。值在键在，值光键亡。
rpoplpush	从列表右边吐出一个值，插到列表左边
lrange	按照索引下标获得元素(从左到右)
lrange mylist 0 -1	0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有）
lindex	按照索引下标获得元素(从左到右)
llen	获得列表长度
linsert before	在的前面插入插入值
linsert after	在的后面插入插入值
lrem	从左边删除n个value(从左到右)
lset	将列表key下标为index的值替换成value

3.3 数据结构

List的数据结构为快速链表quickList。首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，也即是压缩列表。它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。当数据量比较多的时候才会改成quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据，结构上还需要两个额外的指针prev和next。

Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。

第四节Redis 集合(Set)

4.1 简介

Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。

Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。一个算法，随着数据的增加，执行时间的长短，如果是O(1)，数据增加，查找数据的时间不变

4.2 常用命令

语法	功能
sadd …	将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略
smembers	取出该集合的所有值。
sismember	判断集合是否为含有该值，有1，没有0
scard	返回该集合的元素个数。
srem …	删除集合中的某个元素。
spop	随机从该集合中吐出一个值
spop	随机从该集合中吐出N个值。
srandmember	随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
smove	把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
sinter	返回两个集合的交集元素。
sunion	返回两个集合的并集元素。
sdiff	返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)

4.2 数据结构

Set数据结构是dict字典，字典是用哈希表实现的。Java中HashSet的内部实现使用的是HashMap，只不过所有的value都指向同一个对象。Redis的set结构也是一样，它的内部也使用hash结构，所有的value都指向同一个内部值。

第五节 Redis 哈希(Hash)

5.1 简介

Redis hash 是一个键值对集合。Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。类似Java里面的Map用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息

• 方式1 单key+序列化 .问题:每次修改用户的某个属性需要，先反序列化改好后再序列化回去。开销较大。

  

• 方式2 多key-value .问题:用户ID数据冗余

  

• 方式3 单key + 多(field+value)

  通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题

5.2 常用命令

语法	功能
hset	给集合中的 键赋值
hget	从集合取出 value
hmset …	批量设置hash的值
hexists	查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。
hkeys	列出该hash集合的所有field
hvals	列出该hash集合的所有value
hincrby	为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1
hsetnx	将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在 .

5.3 数据结构

Hash类型对应的数据结构是两种：ziplist（压缩列表），hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。

第六节 Redis 有序集合Zset

6.1 简介

Redis有序集合zset与普通集合set非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分（score）,这个评分（score）被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复了 。因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素。访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。

6.2 常用命令

语法	功能
zadd …	将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。
zrange [WITHSCORES]	升序返回有序集 key 中，下标在之间的元素,0代表第一个元素索引,-1代表最后一个元素索引.带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。
zrevrange [WITHSCORES]	降序返回有序集 key 中，下标在之间的元素,0代表第一个元素索引,-1代表最后一个元素索引.带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集
zrangebyscore [withscores] [limit offset count]	返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
zrevrangebyscore [withscores] [limit offset count]	同上，改为从大到小排列。
zincrby	为元素的score加上增量
zrem	删除该集合下，指定值的元素
zcount	统计该集合，分数区间内的元素个数
zrank	返回该值在集合中的排名，从0开始。

案例：如何利用zset实现一个文章访问量的排行榜？

6.3 数据结构

SortedSet(zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。

zset底层使用了两个数据结构

• （1）hash，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。
• （2）跳跃表，跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表。

6.4 什么是跳跃表

1、简介

有序集合在生活中比较常见，例如根据成绩对学生排名，根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现，可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、删除；平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂；链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树，实现远比红黑树简单。

2、实例

对比有序链表和跳跃表，从链表中查询出51

（1） 有序链表

要查找值为51的元素，需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。

（2） 跳跃表

从第2层开始，1节点比51节点小，向后比较。

21节点比51节点小，继续向后比较，后面就是NULL了，所以从21节点向下到第1层

在第1层，41节点比51节点小，继续向后，61节点比51节点大，所以从41向下

在第0层，51节点为要查找的节点，节点被找到，共查找4次。

从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高

第七节 Redis的发布和订阅

7.1 什么是发布订阅

Redis 发布订阅 (pub/sub) 是一种消息通信模式：发送者 (pub) 发送消息，订阅者 (sub) 接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。

7.2 Redis的发布和订阅

1 客户端可以订阅频道,如下图

2 当给这个频道发布消息后，消息就会发送给订阅的客户端

7.3 发布订阅模式实现

打开一个客户端,订阅channel1

SUBSCRIBE channel1

打开另一个客户端 ,给channel1发布消息

publish channel1 hello

回到第一个客户端,查看订阅信息

注：发布的消息没有持久化，如果在订阅的客户端收不到hello，只能收到订阅后发布的消息