本文作爲Redis的入門教程，旨在讓大家對Redis有一個概念性和整體性的認識，並且可以快速上手，爲深入Redis打下基礎。
文章概要:
- Redis的介紹
- Redis與其他數據庫的對比
- Redis與其他緩存實現對比
- Redis的數據結構類型
- Redis命令操作幾種數據類型
- Spring Data Redis操作幾種數據類型
- ZSET(有序集合)保證順序
- SET(集合)隨機獲取元素
目錄
Redis的介紹
Redis是一種非關係型數據庫(non-relational database, 簡稱nosql)。
Redis是一個遠程內存數據庫，Redis客戶端可以通過TCP協議請求服務端。
Redis性能強勁，且支持持久化和複製，可以方便地存儲和讀取海量數據。
那麼Redis到底有多快? Redis 自帶了一個叫 redis-benchmark 的工具來模擬 N 個客戶端同時發出 M 個請求，你可以使用 redis-benchmark -h 來查看參數。
下面測試了100萬次SET和GET操作的性能：
$ redis-benchmark -n 1000000 -t set,get -P 16 –q
SET: 198098.27 requests per second
GET: 351988.72 requests per second
Redis與其他數據庫的對比
如果僅僅侷限於一處，容易“只見樹木，不見森林”，或者“手裏拿個錘子，看什麼都像釘子”。
因此，我們首先與市場上常用的數據庫系統做下橫向對比，這樣你可以更直觀地感受Redis的特點。
Redis與其他緩存實現對比
同時Redis作爲常用的緩存實現，我們也比較一下常用的緩存實現的優缺點。
Redis的數據類型
Redis 5 帶來了新的流數據類型(Stream data type)，在這之前，Redis可以存儲鍵(key)與5種不同數據結構類型之間的映射，這5種數據結構類型分別爲STRING(字符串)、LIST(列表)、SET(集合)、HASH(散列)和ZSET(有序集合)。
Redis 5種數據類型概覽
| 編號 | 結構類型 | 結構存儲的值 | 結構的讀寫能力 |
|---|---|---|---|
| 1 | STRING | 字符串、整數、浮點數 | 對整個字符串或者字符串的其中一部分執行操作； 對整數和浮點數執行自增(increment)或者自減(decrement)操作 |
| 2 | LIST | 一個鏈表，鏈表上的每個節點都包含了一個字符串 | 從鏈表的兩端推入或者彈出元素(隊列操作)； 根據偏移量對鏈表進行修剪(trim)； 讀取單個或者多個元素；根據值查找或者移除元素 |
| 3 | SET | 包含字符串的無序收集器(unordered collection)且不可重複 | 添加、獲取、移除單個元素； 檢查一個元素是否存在於集合中； 計算交集、並集、差集； 從集合裏面隨機獲取元素 |
| 4 | HASH | 包含鍵值對的無序散列表 | 添加、獲取、移除單個鍵值對； 獲取所有鍵值 |
| 5 | ZSET | 字符串成員(member)與浮點數分值(score)之間的有序映射，元素的排列順序由分值的大小決定 | 添加、獲取、刪除單個元素； 根據分值範圍(range)或者成員來獲取元 |
Redis命令操作5種數據類型
STRING命令
字符串操作
對於字符串，Redis支持最基礎的SET GET 和 DEL操作。也支持很多複雜的操作，下面簡要介紹一下。
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | SET key value | 設置指定 key 的值 |
| 2 | GET key | 獲取指定 key 的值 |
| 3 | DEL key | 刪除此key以及其對應的value，這個命令對5種數據類型都適用 |
| 4 | GETRANGE key start end | 返回 key 中字符串值的子字符 |
| 5 | SETRANGE key offset value | 用 value 參數覆寫給定 key 所儲存的字符串值，從偏移量 offset 開始 |
| 6 | STRLEN key | 返回 key 所儲存的字符串值的長度 |
下面簡單演示一下Command操作字符串:
127.0.0.1:6379> GET key-string
(nil)
127.0.0.1:6379> SET key-str "my string value"
OK
127.0.0.1:6379> GET key-str
"my string value"
127.0.0.1:6379> DEL key-str
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GET key-str
(nil)
127.0.0.1:6379>
SETEX與SETNX
SETEX與SETNX在做分佈式鎖的時候很有用。
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | SETEX key seconds value | 將值 value 關聯到 key ，並將 key 的過期時間設爲 seconds (以秒爲單位) |
| 2 | SETNX key value | 只有在 key 不存在時設置 key 的值 |
SETEX演示：
127.0.0.1:6379> SETEX a 5 2
OK
127.0.0.1:6379> MGET a
1) "2"
5秒後使用MGET命令獲取
127.0.0.1:6379> MGET a
1) (nil)
SETNX演示：
127.0.0.1:6379> SETNX a 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> MGET a
1) "1"
SETEX 的應用場景：
在實現分佈式session時，當用戶登錄時設置指定的過期時間。每當用戶請求一個接口，就重新設置一下過期時間。當在指定的時間內未調用任何接口時，分佈式session就失效了。
數字操作
對於數字，支持如下操作：
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | INCR key | 將 key 中儲存的數字值增一 |
| 2 | INCRBY key increment | 將 key 所儲存的值加上給定的增量值(increment) |
| 3 | INCRBYFLOAT key increment | 將 key 所儲存的值加上給定的浮點增量值(increment) |
| 4 | DECR key | 將 key 中儲存的數字值減一 |
| 5 | DECRBY key decrement | key 所儲存的值減去給定的減量值(decrement) |
下面簡單演示一下Command:
127.0.0.1:6379> SET key-num 0
OK
127.0.0.1:6379> INCR key-num
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GET key-num
"1"
127.0.0.1:6379> INCR key-num
(integer) 2
127.0.0.1:6379> GET key-num
"2"
127.0.0.1:6379> INCR key-num
(integer) 3
127.0.0.1:6379> GET key-num
"3"
127.0.0.1:6379> INCRBY key-num 100
(integer) 103
127.0.0.1:6379> GET key-num
"103"
127.0.0.1:6379> INCRBY key-num 100
(integer) 203
127.0.0.1:6379> DECR key-num
(integer) 202
127.0.0.1:6379> DECRBY key-num 100
(integer) 102
127.0.0.1:6379> DECRBY key-num 100
(integer) 2
127.0.0.1:6379> DECRBY key-num 100
(integer) -98
批量操作
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | MGET key1 [key2…] | 獲取所有(一個或多個)給定 key 的值 |
| 2 | MSET key value [key value …] | 同時設置一個或多個 key-value 對 |
| 3 | MSETNX key value [key value …] | 同時設置一個或多個 key-value 對，當且僅當所有給定 key 都不存在 |
127.0.0.1:6379> MSET a 1 b 2 c 3
OK
127.0.0.1:6379> MGET a b c
1) "1"
2) "2"
3) "3"
127.0.0.1:6379> MSETNX a 1 b 2 c 3
(integer) 0
127.0.0.1:6379> MSETNX a 1 b 2 d 4
(integer) 0
127.0.0.1:6379> MSETNX d 4 e 5
(integer) 1
127.0.0.1:6379>
BIT操作
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | GETBIT key offset | 對 key 所儲存的字符串值，獲取指定偏移量上的位(bit) |
| 2 | SETBIT key offset value | 對 key 所儲存的字符串值，設置或清除指定偏移量上的位(bit) |
| 3 | BITCOUNT key [start] [end] | 計算字符串中的設置位數 |
| 4 | BITOP operation destkey key [key …] | 在多個鍵(包含字符串值)之間執行按位操作並將結果存儲在目標鍵中。 |
LIST命令
Redis的獨特之處之一就在於它支持一個鏈表結構，下面是對鏈表結構的操作命令，熟悉這些命令對於你掌握Redis的鏈表結構十分重要。
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | BLPOP key1 [key2 ] timeout | 移出並獲取列表的第一個元素， 如果列表沒有元素會阻塞列表直到等待超時或發現可彈出元素爲止。 |
| 2 | BRPOP key1 [key2 ] timeout | 移出並獲取列表的最後一個元素， 如果列表沒有元素會阻塞列表直到等待超時或發現可彈出元素爲止。 |
| 3 | BRPOPLPUSH source destination timeout | 從列表中彈出一個值，將彈出的元素插入到另外一個列表中並返回它； 如果列表沒有元素會阻塞列表直到等待超時或發現可彈出元素爲止。 |
| 4 | LINDEX key index | 通過索引獲取列表中的元素 |
| 5 | LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value |
在列表的元素前或者後插入元素 |
| 6 | LLEN key | 獲取列表長度 |
| 7 | LPOP key | 移出並獲取列表的第一個元素 |
| 8 | LPUSH key value1 [value2] | 將一個或多個值插入到列表頭部 |
| 9 | LPUSHX key value | 將一個值插入到已存在的列表頭部 |
| 10 | LRANGE key start stop | 獲取列表指定範圍內的元素 |
| 11 | LREM key count value | 移除列表元素 |
| 12 | LSET key index value | 通過索引設置列表元素的值 |
| 13 | LTRIM key start stop | 對一個列表進行修剪(trim)，就是說，讓列表只保留指定區間內的元素，不在指定區間之內的元素都將被刪除。 |
| 14 | RPOP key | 移除列表的最後一個元素，返回值爲移除的元素。 |
| 15 | RPOPLPUSH source destination | 移除列表的最後一個元素，並將該元素添加到另一個列表並返回 |
| 16 | RPUSH key value1 [value2] | 在列表中添加一個或多個值 |
| 17 | RPUSHX key value | 爲已存在的列表添加值 |
127.0.0.1:6379> LPUSH list1 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> RPOP list1
"1"
127.0.0.1:6379> RPOP list1
(nil)
127.0.0.1:6379> BRPOP list1 10
(nil)
(10.10s)
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> LPUSH list1 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LSET list1 4 50
OK
127.0.0.1:6379> LSET list1 5 50
(error) ERR index out of range
其中BLPOP BRPOP BRPOPLPUSH 是阻塞式的，通常用在消息隊列中。
SET命令
Redis 的 Set 是 String 類型的無序集合。集合成員是唯一的，這就意味着集合中不能出現重複的數據。
Redis 中集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的複雜度都是 O(1)。
Redis限制了每個key只能存儲512M數據，集合中最大的成員數爲 2^32 - 1 (4294967295, 每個集合可存儲40多億個成員)。
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | SADD key member1 [member2] | 向集合添加一個或多個成員 |
| 2 | SCARD key | 獲取集合的成員數 |
| 3 | SDIFF key1 [key2] | 返回給定所有集合的差集 |
| 4 | SDIFFSTORE destination key1 [key2] | 返回給定所有集合的差集並存儲在 destination 中 |
| 5 | SINTER key1 [key2] | 返回給定所有集合的交集 |
| 6 | SINTERSTORE destination key1 [key2] | 返回給定所有集合的交集並存儲在 destination 中 |
| 7 | SISMEMBER key member | 判斷 member 元素是否是集合 key 的成員 |
| 8 | SMEMBERS key | 返回集合中的所有成員 |
| 9 | SMOVE source destination member | 將 member 元素從 source 集合移動到 destination 集合 |
| 10 | SPOP key | 移除並返回集合中的一個隨機元素 |
| 11 | SRANDMEMBER key [count] | 返回集合中一個或多個隨機數 |
| 12 | SREM key member1 [member2] | 移除集合中一個或多個成員 |
| 13 | SUNION key1 [key2] | 返回所有給定集合的並集 |
| 14 | SUNIONSTORE destination key1 [key2] | 所有給定集合的並集存儲在 destination 集合中 |
| 15 | SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] | 迭代集合中的元素 |
127.0.0.1:6379> SADD set1 a b c d e
(integer) 5
127.0.0.1:6379> SCARD set
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SCARD set1
(integer) 5
127.0.0.1:6379> SISMEMBER set1 f
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SISMEMBER set1 e
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS set1
1) "d"
2) "c"
3) "a"
4) "b"
5) "e"
127.0.0.1:6379> SPOP set1
"d"
127.0.0.1:6379> SPOP set1
"a"
127.0.0.1:6379> SMOVE set1 set2 b
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMOVE set1 set2 c
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS set2
1) "b"
2) "c"
SPOP由於其隨機性，可以作爲抽獎程序等業務場景下的基礎實現。
HASH命令
Redis hash 是一個string類型的field和value的映射表，類似於Java語言中的Map結構，hash特別適合用於存儲對象。
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | HDEL key field1 [field2] | 刪除一個或多個哈希表字段 |
| 2 | HEXISTS key field | 查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在 |
| 3 | HGET key field | 獲取存儲在哈希表中指定字段的值 |
| 4 | HGETALL key | 獲取在哈希表中指定 key 的所有字段和值 |
| 5 | HINCRBY key field increment | 爲哈希表 key 中的指定字段的整數值加上增量 increment |
| 6 | HINCRBYFLOAT key field increment | 爲哈希表 key 中的指定字段的浮點數值加上增量 increment |
| 7 | HKEYS key | 獲取所有哈希表中的字段 |
| 8 | HLEN key | 獲取哈希表中字段的數量 |
| 9 | HMGET key field1 [field2] | 獲取所有給定字段的值 |
| 10 | HMSET key field1 value1 [field2 value2 ] | 同時將多個 field-value (域-值)對設置到哈希表 key 中 |
| 11 | HSET key field value | 將哈希表 key 中的字段 field 的值設爲 value |
| 12 | HSETNX key field value | 只有在字段 field 不存在時，設置哈希表字段的值。 |
| 13 | HVALS key | 獲取哈希表中所有值 |
| 14 | HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] | 迭代哈希表中的鍵值對。 |
127.0.0.1:6379> HSET User001 name "Tom"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET User001 birthday "1990-01-20"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET User001 gender "Man"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HKEYS User001
1) "name"
2) "birthday"
3) "gender"
127.0.0.1:6379> HGETALL User001
1) "name"
2) "Tom"
3) "birthday"
4) "1990-01-20"
5) "gender"
6) "Man"
ZSET命令
有序集合和散列一樣，都用於存儲鍵值對。有序集合的鍵被稱爲成員(member)，每個成員都是各不相同的；而有序集合的值則被稱爲分值(score)，分值必須爲浮點數。
| 編號 | 命令 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | ZADD key score1 member1 [score2 member2] | 向有序集合添加一個或多個成員，或者更新已存在成員的分數 |
| 2 | ZCARD key | 獲取有序集合的成員數 |
| 3 | ZCOUNT key min max | 計算在有序集合中指定區間分數的成員數 |
| 4 | ZINCRBY key increment member | 有序集合中對指定成員的分數加上增量 increment |
| 5 | ZINTERSTORE destination numkeys key [key …] | 計算給定的一個或多個有序集的交集並將結果集存儲在新的有序集合 key 中 |
| 6 | ZLEXCOUNT key min max | 在有序集合中計算指定字典區間內成員數量 |
| 7 | ZRANGE key start stop [WITHSCORES] | 通過索引區間返回有序集合成指定區間內的成員 |
| 8 | ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count] | 通過字典區間返回有序集合的成員 |
| 9 | ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT] | 通過分數返回有序集合指定區間內的成員 |
| 10 | ZRANK key member | 返回有序集合中指定成員的索引 |
| 11 | ZREM key member [member …] | 移除有序集合中的一個或多個成員 |
| 12 | ZREMRANGEBYLEX key min max | 移除有序集合中給定的字典區間的所有成員 |
| 13 | ZREMRANGEBYRANK key start stop | 移除有序集合中給定的排名區間的所有成員 |
| 14 | ZREMRANGEBYSCORE key min max | 移除有序集合中給定的分數區間的所有成員 |
| 15 | ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] | 返回有序集中指定區間內的成員，通過索引，分數從高到底 |
| 16 | ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] | 返回有序集中指定分數區間內的成員，分數從高到低排序 |
| 17 | ZREVRANK key member | 返回有序集合中指定成員的排名，有序集成員按分數值遞減(從大到小)排序 |
| 18 | ZSCORE key member | 返回有序集中，成員的分數值 |
| 19 | ZUNIONSTORE destination numkeys key [key …] | 計算給定的一個或多個有序集的並集，並存儲在新的 key 中 |
| 20 | ZSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] | 迭代有序集合中的元素(包括元素成員和元素分值) |
127.0.0.1:6379> ZADD Users 1 zhangsan 2 lisi 3 wangwu 4 maliu
(integer) 4
127.0.0.1:6379> ZCARD Users
(integer) 4
127.0.0.1:6379> ZRANK Users maliu
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ZSCAN Users 0
1) "0"
2) 1) "zhangsan"
2) "1"
3) "lisi"
4) "2"
5) "wangwu"
6) "3"
7) "maliu"
8) "4"
127.0.0.1:6379>
總結
本文帶大家認識了Redis，並通過橫向對比的方式讓大家對Redis的特性和功能有了整體性的瞭解，然後我們依次介紹了Redis的5種基本數據結構，以及操作它的命令。作爲Redis的入門教程，本文旨在讓大家對Redis有一個概念性和整體性的認識，爲深入Redis打下基礎。
今天我僅帶大家瞭解了 Redis知識圖譜 的冰山一角，希望在我們共同的努力下，不斷完善我們的 技能圖譜，一起來搭建我們的 知識體系，笑傲在這個算法與智能的時代。