Redis从入门到精通：中级篇

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上一篇文章以认识Redis为主，写了Redis系列的第一篇，现在开启第二部分的学习，在本文中，我们将看到以下内容：

• Redis数据结构String、Hash、List、Set、SortedSet及相关操作，提一下Redis在3.2.0之后有新增了一种GEO的数据类型表示地理位置，不过本文这种数据结构略过
• Redis其他一些常用命令，分为Key操作与服务器操作
• Redis事务机制

主要以实战为主，希望通过本文可以让大家掌握Redis的基本使用。

本来这篇文章还准备加上Redis线程模型分析的，但是写完发现篇幅实在太长，就把Redis线程模型放到最后一篇中了，也挺好的，本文专注于对Redis命令的讲解。

另外说一下，本文讲Redis中的数据结构，但是数据结构本身不在本文的讲解范围内，如果想知道Hash、List、Set等数据结构特点及使用场景，可以自己查阅数据结构相关资料。

String数据结构的基本操作

首先说一下数据结构String，这是Redis中最简单的一种数据结构，和MemCache数据结构是一样的，即Key-Value型的数据，根据Redis官方文档，Value最大值为512M。

下面用表格来看一下String操作的相关命令：

命令	描述	用法
SET	（1）将字符串值Value关联到Key （2）Key已关联则覆盖，无视类型 （3）原本Key带有生存时间TTL，那么TTL被清除	SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
GET	（1）返回key关联的字符串值 （2）Key不存在返回nil （3）Key存储的不是字符串，返回错误，因为GET只用于处理字符串	GET key
MSET	（1）同时设置一个或多个Key-Value键值对 （2）某个给定Key已经存在，那么MSET新值会覆盖旧值 （3）如果上面的覆盖不是希望的，那么使用MSETNX命令，所有Key都不存在才会进行覆盖 （4）MSET是一个原子性操作，所有Key都会在同一时间被设置，不会存在有些更新有些没更新的情况	MSET key value [key value ...]
MGET	（1）返回一个或多个给定Key对应的Value （2）某个Key不存在那么这个Key返回nil	MGET key [key ...]
SETEX	（1）将Value关联到Key （2）设置Key生存时间为seconds，单位为秒 （3）如果Key对应的Value已经存在，则覆盖旧值 （4）SET也可以设置失效时间，但是不同在于SETNX是一个原子操作，即关联值与设置生存时间同一时间完成	SETEX key seconds value
SETNX	（1）将Key的值设置为Value，当且仅当Key不存在 （2）若给定的Key已经存在，SEXNX不做任何动作	SETNX key value

首先，演示一下SET、GET、SETEX的效果：

图中我们应该能看到SET、GET、SETNX几个命令的效果了，在这之外，专门提两点：

• Redis的命令不区分大小写
• Redis的Key区分大小写

接着我们演示一下SETEX命令的效果：

这里顺带介绍了TIME命令，它返回的是当前服务器Unix时间戳，但单位为秒（通常Unix时间戳取的时间为毫秒）。看到设置Redis-Expire这个Key，马上获取不失效，第26秒获取的时候失效，关于失效，Redis的策略是这样的：

• 被动触发，即GET的时候检查一下Key是否失效
• 主动触发，后台每1秒跑10次定时任务（通过redis.conf的hz参数配置，默认为10，这个上文没有写），随机选择100个设置了过期时间的Key，对过期的Key进行失效

最后看一下MGET和MSET命令：

看到可以同时设置多个Key-Value，也可以同时获取多个Key对应的Value，再次注意，Redis的Key是严格区分大小写的。

特殊的String操作：INCR/DECR

前面介绍的是基本的Key-Value操作，下面介绍一种特殊的Key-Value操作即INCR/DECR，可以利用Redis自动帮助我们对一个Key对应的Value进行加减，用表格看一下相关命令：

命令	描述	用法
INCR	（1）Key中存储的数字值+1，返回增加之后的值 （2）Key不存在，那么Key的值被初始化为0再执行INCR （3）如果值包含错误类型或者字符串不能被表示为数字，那么返回错误 （4）值限制在64位有符号数字表示之内，即-9223372036854775808~9223372036854775807	INCR key
DECR	（1）Key中存储的数字值-1 （2）其余同INCR	DECR key
INCRBY	（1）将key所存储的值加上增量返回增加之后的值 （2）其余同INCR	INCRBY key increment
DECRBY	（1）将key所存储的值减去减量decrement （2）其余同INCR	DECRBY key decrement

下面实际看一下四个命令相关使用：

INCR/DECR在实际工作中还是非常管用的，举两个例子：

• 原先单机环境中统计在线人数，变成分布式部署之后可以使用INCR/DECR
• 由于Redis本身极高的读写性能，一些秒杀的场景库存增减可以基于Redis来做而不是直接操作DB

Hash数据结构相关操作

接着讲一下Hash，Hash本质上和String是一样的，无非String是纯粹的Key-Value，Hash是外面套了一层东西，里面还是Key-Value，接着我们用表格看一下Hash数据结构的相关命令：

命令	描述	用法
HSET	（1）将哈希表Key中的域field的值设为value （2）key不存在，一个新的Hash表被创建 （3）field已经存在，旧的值被覆盖	HSET key field value
HGET	（1）返回哈希表key中给定域field的值	HGET key field
HDEL	（1）删除哈希表key中的一个或多个指定域 （2）不存在的域将被忽略	HDEL key filed [field ...]
HEXISTS	（1）查看哈希表key中，给定域field是否存在，存在返回1，不存在返回0	HEXISTS key field
HGETALL	（1）返回哈希表key中，所有的域和值	HGETALL key
HINCRBY	（1）为哈希表key中的域field加上增量increment （2）其余同INCR命令	HINCRYBY key filed increment
HKEYS	（1）返回哈希表key中的所有域	HKEYS key
HLEN	（1）返回哈希表key中域的数量	HLEN key
HMGET	（1）返回哈希表key中，一个或多个给定域的值 （2）如果给定的域不存在于哈希表，那么返回一个nil值	HMGET key field [field ...]
HMSET	（1）同时将多个field-value对设置到哈希表key中 （2）会覆盖哈希表中已存在的域 （3）key不存在，那么一个空哈希表会被创建并执行HMSET操作	HMSET key field value [field value ...]
HVALS	（1）返回哈希表key中所有的域和值	HVALS key

同样的，实际看一下这些命令的相关使用：

稍乱，但是除了HMSET、HMGET以外把所有命令都演示到了。

List数据结构相关操作

接着我们看一下Redis中的List，相关命令有：

命令	描述	用法
LPUSH	（1）将一个或多个值value插入到列表key的表头 （2）如果有多个value值，那么各个value值按从左到右的顺序依次插入表头 （3）key不存在，一个空列表会被创建并执行LPUSH操作 （4）key存在但不是列表类型，返回错误	LPUSH key value [value ...]
LPUSHX	（1）将值value插入到列表key的表头，当且晋档key存在且为一个列表 （2）key不存在时，LPUSHX命令什么都不做	LPUSHX key value
LPOP	（1）移除并返回列表key的头元素	LPOP key
LRANGE	（1）返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定 （2）start和stop都以0位底 （3）可使用负数下标，-1表示列表最后一个元素，-2表示列表倒数第二个元素，以此类推 （4）start大于列表最大下标，返回空列表 （5）stop大于列表最大下标，stop=列表最大下标	LRANGE key start stop
LREM	（1）根据count的值，移除列表中与value相等的元素 （2）count>0表示从头到尾搜索，移除与value相等的元素，数量为count （3）count<0表示从从尾到头搜索，移除与value相等的元素，数量为count （4）count=0表示移除表中所有与value相等的元素	LREM key count value
LSET	（1）将列表key下标为index的元素值设为value （2）index参数超出范围，或对一个空列表进行LSET时，返回错误	LSET key index value
LINDEX	（1）返回列表key中，下标为index的元素	LINDEX key index
LINSERT	（1）将值value插入列表key中，位于pivot前面或者后面 （2）pivot不存在于列表key时，不执行任何操作 （3）key不存在，不执行任何操作	LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value
LLEN	（1）返回列表key的长度 （2）key不存在，返回0	LLEN key
LTRIM	（1）对一个列表进行修剪，让列表只返回指定区间内的元素，不存在指定区间内的都将被移除	LTRIM key start stop
RPOP	（1）移除并返回列表key的尾元素	RPOP key
RPOPLPUSH	在一个原子时间内，执行两个动作： （1）将列表source中最后一个元素弹出并返回给客户端 （2）将source弹出的元素插入到列表desination，作为destination列表的头元素	RPOPLPUSH source destination
RPUSH	（1）将一个或多个值value插入到列表key的表尾	RPUSH key value [value ...]
RPUSHX	（1）将value插入到列表key的表尾，当且仅当key存在并且是一个列表 （2）key不存在，RPUSHX什么都不做	RPUSHX key value

接着看一下这些命令的实际使用效果：

工具所限，LSET、LINSERT、RPOPLPUSH几个命令没法演示，上面演示了其他的基本命令，应该足以理解Redis的List了，操作List千万注意区分LPUSH、RPUSH两个命令，把数据添加到表头和把数据添加到表尾是完全不一样的两种结果。

另外List还有BLPOP、BRPOP、BRPOPLPUSH三个命令没有说，它们是几个POP的阻塞版本，即没有数据可以弹出的时候将阻塞客户端直到超时或者发现有可以弹出的元素为止。

SET数据结构相关操作

接着我们看一下SET数据结构的相关操作：

命令	描述	用法
SADD	（1）将一个或多个member元素加入到key中，已存在在集合的member将被忽略 （2）假如key不存在，则只创建一个只包含member元素做成员的集合 （3）当key不是集合类型时，将返回一个错误	SADD key number [member ...]
SCARD	（1）返回key对应的集合中的元素数量	SCARD key
SDIFF	（1）返回一个集合的全部成员，该集合是第一个Key对应的集合和后面key对应的集合的差集	SDIFF key [key ...]
SDIFFSTORE	（1）和SDIFF类似，但结果保存到destination集合而不是简单返回结果集 （2） destination如果已存在，则覆盖	SDIFFSTORE destionation key [key ...]
SINTER	（1）返回一个集合的全部成员，该集合是所有给定集合的交集 （2）不存在的key被视为空集	SINTER key [key ...]
SINTERSTORE	（1）和SINTER类似，但结果保存早destination集合而不是简单返回结果集 （2）如果destination已存在，则覆盖 （3）destination可以是key本身	SINTERSTORE destination key [key ...]
SISMEMBER	（1）判断member元素是否key的成员，0表示不是，1表示是	SISMEMBER key member
SMEMBERS	（1）返回集合key中的所有成员 （2）不存在的key被视为空集	SMEMBERS key
SMOVE	（1）原子性地将member元素从source集合移动到destination集合 （2）source集合中不包含member元素，SMOVE命令不执行任何操作，仅返回0 （3）destination中已包含member元素，SMOVE命令只是简单做source集合的member元素移除	SMOVE source desination member
SPOP	（1）移除并返回集合中的一个随机元素，如果count不指定那么随机返回一个随机元素 （2）count为正数且小于集合元素数量，那么返回一个count个元素的数组且数组中的元素各不相同 （3）count为正数且大于等于集合元素数量，那么返回整个集合 （4）count为负数那么命令返回一个数组，数组中的元素可能重复多次，数量为count的绝对值	SPOP key [count]
SRANDMEMBER	（1）如果count不指定，那么返回集合中的一个随机元素 （2）count同上	SRANDMEMBER key [count]
SREM	（1）移除集合key中的一个或多个member元素，不存在的member将被忽略	SREM key member [member ...]
SUNION	（1）返回一个集合的全部成员，该集合是所有给定集合的并集 （2）不存在的key被视为空集	SUNION key [key ...]
SUNIONSTORE	（1）类似SUNION，但结果保存到destination集合而不是简单返回结果集 （2）destination已存在，覆盖旧值 （3）destination可以是key本身	SUNION destination key [key ...]

同样，实际测试一下Set：

除了SINTER没有用到，其他应该比较全面地展示了Set的相关使用。

SortedSet数据结构相关操作

数据结构最后说一下SortedSet相关操作，最近有一个场景需要实现Redis分页+高效移除数据，一下子没找到好的数据结构，后来想起了SortedSet才解决了问题，看来积累与储备还是非常有用的，

SortedSet顾名思义，即有序的Set，看下相关命令：

命令	描述	用法
ZADD	（1）将一个或多个member元素及其score值加入有序集key中 （2）如果member已经是有序集的成员，那么更新member对应的score并重新插入member保证member在正确的位置上 （3）score可以是整数值或双精度浮点数	ZADD key score member [[score member] [score member] ...]
ZCARD	（1）返回有序集key的元素个数	ZCARD key
ZCOUNT	（1） 返回有序集key中，score值>=min且<=max的成员的数量	ZCOUNT key min max
ZRANGE	（1）返回有序集key中指定区间内的成员，成员位置按score从小到大排序 （2）具有相同score值的成员按字典序排列 （3）需要成员按score从大到小排列，使用ZREVRANGE命令 （4）下标参数start和stop都以0为底，也可以用负数，-1表示最后一个成员，-2表示倒数第二个成员 （5）可通过WITHSCORES选项让成员和它的score值一并返回	ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
ZRANK	（1）返回有序集key中成员member的排名，有序集成员按score值从小到大排列 （2）排名以0为底，即score最小的成员排名为0 （3）ZREVRANK命令可将成员按score值从大到小排名	ZRANK key number
ZREM	（1）移除有序集key中的一个或多个成员，不存在的成员将被忽略 （2）当key存在但不是有序集时，返回错误	ZREM key member [member ...]
ZREMRANGEBYRANK	（1）移除有序集key中指定排名区间内的所有成员	ZREMRANGEBYRANK key start stop
ZREMRANGEBYSCORE	（1）移除有序集key中，所有score值>=min且<=max之间的成员	ZREMRANGEBYSCORE key min max

还有若干不是很常用的命令没有写，就略过了，有兴趣的可以自己看一下，接着看一下SortedSet实际使用：

这个地方排名的时候稍微注意下，和我们认为的排名有些微区别，比如1 1 2 3，由于有两个1，因此3正序的Rank应当为2（以0为下标），但实际上会是3，所以Rank应当理解为元素在集合中的下标位置更加准确。

Redis的Key相关操作

写完了Redis的数据结构，接着我们看下Redis的Key相关操作：

命令	描述	用法
DEL	（1）删除给定的一个或多个key （2）不存在的Key将被忽略	DEL key [key ...]
EXISTS	（1）检查给定key是否存在	EXISTS key
EXPIRE	（1）为给定key设置生存时间，key过期时它会被自动删除 （2）对一个已经指定生存时间的Key设置执行EXPIRE，新的值会代替旧的值	EXPIRE key seconds
EXPIREAT	（1）同EXPIRE，但此命令指定的是UNIX时间戳，单位为秒	EXPIRE key timestamp
KEYS	（1）查找所有符合给定模式pattern的key，下面举一下例子 （2）KEYS *匹配所有key （3）KEYS h?llo匹配hello、hallo、hxllo等 （4）KEYS h*llo匹配hllo、heeeeello等 （5）KEYS h[ae]llo匹配hello和hallo （6）特殊符号想当做查找内容经的使用\	KEYS pattern
MIGRATE	（1）原子性地将key从当前实例传送到目标实例指定的数据库上 （2）原数据库Key删除，新数据库Key增加 （3）阻塞进行迁移的两个实例，直到迁移成功、迁移失败、等待超时三个之一发生	MIGRATE host port key destination-db timeout [COPY] [REPLACE]
MOVE	（1）将当前数据库的key移动到给定数据库的db中 （2）执行成功的条件为当前数据库有key，给定数据库没有key	MOVE key db
PERSIST	（1）移除给定key的生存时间，将key变为持久的	PERSIST key
RANDOMKEY	（1）从当前数据库随机返回且不删除一个key，	RANDOMKEY
RENAME	（1）将key改名为newkey （2）当key和newkey相同或key不存在，报错 （3）newkey已存在，RENAME将覆盖旧值	RENAME key newkey
TTL	（1）以秒为单位，返回给定的key剩余生存时间	TTL key
PTTL	（1）以毫秒为单位，返回给定的key剩余生存时间	PTTL key
TYPE	（1）返回key锁存储的值的类型	TYPE key

简单看一下实际使用：

这里特别注意KEYS命令，虽然KEYS命令速度非常快，但是当Redis中百万、千万甚至过亿数据的时候，扫描所有Redis的Key，速度仍然会下降，由于Redis是单线程模型，这将导致后面的命令阻塞直到KEYS命令执行完。

因此当Redis中存储的数据达到了一定量级（经验值从10W开始就值得注意了）的时候，必须警惕KEYS造成Redis整体性能下降。

系统相关命令

接着介绍一下部分系统相关命令：

命令	描述	用法
BGREWRITEAOF	（1）手动触发AOF重写操作，用于减小AOF文件体积	BGREWRITEAOF
BGSAVE	（1）后台异步保存当前数据库的数据到磁盘	BGSAVE
CLIENT KILL	（1）关闭地址为ip:port的客户端 （2）由于Redis为单线程设计，因此当当前命令执行完之后才会关闭客户端	CLIENT KILL ip:port
CLIENT LIST	（1）以可读的格式，返回所有连接到服务器的客户端信息和统计数据	CLIENT LIST
CONFIG GET	（1）取得运行中的Redis服务器配置参数 （2）支持*	CONFIG GET parameter
CONFIG RESETSTAT	（1）重置INFO命令中的某些统计数据，例如Keyspace hits、Keyspace misses等	CONFIG RESETSTAT
CONFIG REWRITE	（1）对启动Redis时指定的redis.conf文件进行改写	CONFIG REWRITE
CONFIG SET	（1）动态调整Redis服务器的配置而无需重启 （2）修改后的配置立即生效	CONFIG SET parameter value
SELECT	（1）切换到指定数据库，数据库索引index用数字指定，以0作为起始索引值 （2）默认使用0号数据库	SELECT index
DBSIZE	（1）返回当前数据库的Key的数量	DBSIZE
DEBUG OBJECT	（1）这是一个调试命令，不应当被客户端使用 （2）key存在时返回有关信息，key不存在时返回错误	DEBUG OBJECT key
FLUSHALL	（1）清空整个Redis服务器的数据	FLUSHALL
FLUSHDB	（1）清空当前数据库中的所有数据	FLUSHDB
INFO	（1）以一种易于解释且易于阅读的格式，返回Redis服务器的各种信息和统计数值 （2）通过给定可选参数section，可以让命令只返回某一部分信息	INFO [section]
LASTSAVE	（1）返回最近一次Redis成功将数据保存到磁盘上的时间，以UNIX时间戳格式表示	LASTSAVE
MONITOR	（1）实时打印出Redis服务器接收到的命令，调试用	MONITOR
SHUTDOWN	（1）停止所有客户端 （2）如果至少有一个保存点在等待，执行SAVE命令 （3）如果AOF选项被打开，更新AOF文件 （4）关闭Redis服务器	SHUTDOWN [SAVE|NOSAVE]

看下命令的使用演示：

SELECT命令忘了，想起来的时候数据库已经清空了就算了，使用SELECT后控制台会变成"127.0.0.1:6379[3]>"，即带上数据库的index。

Redis的事务

最后，本文简单说一下Redis的事务机制，首先Redis的事务是由DISCARD、EXEC、MULTI、UNWATCH、WATCH五个命令来保证的：

命令	描述	用法
DISCARD	（1）取消事务 （2）如果正在使用WATCH命令监视某个/某些key，那么取消所有监视，等同于执行UNWATCH	DISCARD
EXEC	（1）执行所有事务块内的命令 （2）如果某个/某些key正处于WATCH命令监视之下且事务块中有和这个/这些key相关的命令，那么EXEC命令只在这个/这些key没有被其他命令改动的情况下才会执行并生效，否则该事务被打断	EXEC
MULTI	（1）标记一个事务块的开始 （2）事务块内的多条命令会按照先后顺序被放入一个队列中，最后由EXEC命令原子性地执行	MULTI
UNWATCH	（1）取消WATCH命令对所有key的监视 （2）如果WATCH之后，EXEC/DISCARD命令先被执行了，UNWATCH命令就没必要执行了	UNWATCH
WATCH	（1）监视一个/多个key，如果在事务执行之前这个/这些key被其他命令改动，那么事务将被打断	WATCH key [key ...]

首先我们看一下事务没有被打断的情况：

看到开启事务之后，所有的命令返回的都是QUEUED，即放入队列，而不是直接执行。

接着模拟一下事务被打断的情况，WATCH一下Number这个Key，我另外起了一个Redis客户端INCR了一下Number，结果为：

看到，并没有命令被执行，返回nil即事务被打断。

接着简单说一下事务，和数据库类似的，事务保证的是两点：

• 隔离，所有命令序列化、按顺序执行，事务执行过程中不会被其他客户端发来的命令打断
• 原子性，事务中的命令要么全部执行，要么全部不执行

另外，Redis的事务并不支持回滚，这个其实网上已经说法挺多了，大致上是两个原因：

• Redis命令只会因为语法而失败（且这些问题不能再入队时被发现），或是命令用在了错误类型的键上面，也就是说，从实用性角度来说，失败的命令是由于编程错误造成的，而这些错误应该在开发的过程中被发现而不应该出现在生产环境中
• Redis内部可以保持简单且快速，因为不需要对回滚进行支持

总而言之，对Redis来说，回滚无法解决编程错误带来的问题，因此还不如更简单、更快速地无回滚处理事务。

下期预告

最后预告一下最后一篇文章会写的内容，四部分：

• Redis线程模型
• Redis的RDB
• Redis的AOF
• Redis的集群方式

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