前言

前面的章節中，我們介紹了Redis提供的一系列數據結構及其相關的命令。Redis作爲一款優秀的內存數據庫，因此也提供了一系列關於數據庫管理方面的操作命令，因此本章主要內容就是關於Redis數據庫管理方面的操作介紹。

主要內容

Redis爲數據庫提供了豐富的操作命令，通過這些命令，用戶可以：

指定自己想要使用的數據庫。

一次性獲取數據庫包含的所有鍵，迭代地獲取數據庫包含的所有鍵，或者隨機地獲取數據庫中的某個鍵。

根據給定的鍵的值進行排序。

檢查給定的一個或多個鍵，看他們是否存在於數據庫中。

查看給定的鍵的類型。

對給定鍵進行重命名。

移除指定的鍵，或者將它從一個數據庫移動到另一個數據庫。

清空數據庫包含的所有鍵。

交換給定的兩個數據庫。

命令速查表

下標列出了Redis數據庫操作命令速查表：

命令	用法及參數	說明
SELECT	`SELECT index`	用於切換數據庫
KEYS	`KEYS pattern`	獲取所有與給定模式匹配的鍵
SCAN	`SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT number]`	以漸進方式獲取數據庫鍵， MATCH可選項用於匹配全局匹配符 COUNT選項可以指定迭代返回鍵的期望數量
HSCAN	`HSCAN hash cursor [MATCH pattern] [COUNT number]`	可以以漸進的方式迭代給定的散列包含的鍵值對，與SCAN命令用法類似
SSCAN	`SSCAN set cursor [MATCH pattern] [COUNT number]`	可以以漸進的方式迭代集合的元素，與SCAN命令類似
ZSCAN	`ZSCAN sorted_set cursor [MATCH pattern] [COUNT number]`	可以以漸進的方式迭代有序集合的成員和分值，與SCAN命令類似
RANDOMKEY	`RANDOMKEY`	隨機返回一個鍵
SORT	`SORT key [BY pattern] [LIMIT offset count] [GET pattern [GET pattern ...]] [ASC\|DESC] [ALPHA] [STORE destination]`	對鍵的值進行排序
EXISTS	`EXISTS key [key ... ]`	檢測一個或多個鍵是否存在於當前使用的數據庫中
DBSIZE	`DBSIZE`	獲取當前使用的數據庫中有多少個鍵值對
RENAME	`RENAME origin new`	修改鍵的名稱
RENAMENX	`RENAMENX origin new`	只在新鍵名未被佔用時修改名稱
MOVE	`MOVE key db`	將一個鍵從當前數據庫移動到目標數據庫
DEL	`DEL key [key ... ]`	從當前正在使用的數據庫中移除一個或多個指定的鍵，以及它們的值
UNLINK	`UNLINK key [key ... ]`	異步方式移除鍵
FLUSHDB	`FLUSHDB [async]`	清空當前正在使用的數據庫
FLUSHALL	`FLUSHALL [async]`	清空所有數據庫
SWAPDB	`SWAPDB x y`	交換數據庫

命令詳解

SELECT：切換至指定的數據庫

一個Redis服務器可以包含多個數據庫。在默認情況下，Redis服務器在啓動的時候將會創建16個數據庫：這些數據庫使用號碼進行標識，其中第一個數據庫爲 0號數據庫，第二個爲 1號數據庫，依次類推。

SELECT index

Redis雖然不允許在同一個數據庫中使用兩個名稱相同的鍵，但是不同數據庫擁有不同的命名空間，所以不存在這個約束。

複雜度： $O(1)$
版本要求：Redis 1.0.0版本開始可用。

KEYS：獲取所有匹配的鍵

KEYS命令接受一個全局匹配符作爲參數，然後返回數據庫中所有與這個匹配符相匹配的鍵：

KEYS pattern

Redis支持的全局匹配符如下表所示：

複雜度： $O(N)$
版本要求：Redis 1.0.0版本開始可用。

SCAN：以漸進方式迭代數據庫鍵

因爲KYES命令需要檢查數據庫包含的所有鍵，並一次性的將符合條件的所有鍵返回給客戶端，所以當數據庫包含的鍵數量比較大的時候，使用KEYS命令可能會導致服務器被阻塞。

SCAN命令是一個迭代器，它每次被調用的時候都會從數據庫中獲取一部分鍵，用戶可以通過重複調用SCAN命令來迭代數據庫包含的所有鍵：

SCAN cursor

SCAN命令的執行結果由兩個元素組成：

第一個元素是進行下一次迭代所需要的遊標，如果這個遊標爲0，說明已經完成了一次完整的迭代。
第二個元素是一個列表，這個列表包含了本次迭代取得的數據庫鍵；如果SCAN命令在某次迭代中沒有獲取到任何鍵，那麼這個元素將是一個空列表。

關於SCAN命令返回的鍵列表，有兩點需要注意：

SCAN命令可能會返回重複的鍵，用戶如果不想再結果中包含重複的鍵，那麼就需要自己在客戶端進行檢測和過濾；
SCAN命令返回的鍵數量是不確定的，有時甚至會不返回任何鍵，但只要命令返回的遊標不爲0，迭代就沒有結束。

SCAN命令的迭代保證

針對數據庫的一次完整迭代以用戶給定遊標0調用SCAN命令開始，直到SCAN命令返回遊標0結束。SCAN命令爲完整迭代提供以下保證：

從迭代開始到結束的整個過程中，一直存在於數據庫中的鍵總會被返回。
如果一個鍵在迭代的過程中被添加到數據庫中，那麼這個鍵是否會被返回是不確定。
如果一個鍵在迭代的過程中被移除了，那麼SCAN命令在它被移除之後將不再返回這個鍵，但是這個鍵在被移除之前還是會有可能被SCAN命令返回。
無論數據庫如何變化，迭代總是有始有終的，不會出現循環迭代或者其他無法終止迭代的情況。

遊標的使用
在很多數據庫中，使用遊標都需要顯示的申請，並且在迭代完成之後釋放遊標，否則就會造成內存泄漏。與此相反，SCAN命令的遊標不需要申請，也不需要釋放，它們不佔用任何資源，每個客戶端都可以使用自己的遊標獨立地對數據庫進行迭代。
此外，用戶可以隨時在迭代的過程中停止迭代，或者隨時開始一次新的迭代，這不會浪費任何資源，也不會引發任何問題。

迭代與給定匹配符相匹配的鍵

在默認情況下，SCAN命令會向客戶端返回數據庫包含的所有鍵，就像 KEYS那樣。但是通過使用可選項 MATCH，同樣可以讓SCAN命令只返回與給定全局匹配符相匹配的鍵：

SCAN cursor [MATCH pattern]

指定返回鍵的期望數量

一般情況下，SCAN命令返回的鍵的數量是不確定的，但是我們可以使用可選項 COUNT 來指定一個期望值，以此來說明我們希望得到多少個鍵：

SCAN cursor [COUNT number]

特別注意：COUNT選項只是提供了一個期望值，告訴SCAN命令我們期望返回多少個鍵，但是每次迭代返回的數量仍然是不確定的。不過在通常情況下，設置一個較大的COUNT值將有助於獲得更多的鍵，這一點是可以肯定的。

數據結構迭代命令

與獲取數據庫鍵的 KYES命令一樣，Redis的各個數據結構也存在一些可能導致服務器阻塞的命令：

散列的 HKEYS 命令、HVALS命令和HGETALL命令在處理鍵較多的情況下，可能會導致服務器阻塞。
集合的 SMEMBERS命令在處理包含較多元素時，可能會導致服務器阻塞。
有序集合的一些範圍型命令，比如 ZRANGE命令，也有可能導致服務器阻塞。

爲了解決以上問題，Redis爲散列、集合和有序集合也提供了一系列與SCAN命令類似的遊標迭代命令，分別是：HSCAN命令、SSCAN命令、ZSCAN命令。

散列迭代命令

HSCAN命令可以以漸近的方式迭代給定散列包含的鍵值對：

HSCAN hash cursor [MATCH pattern] [COUNT number]

除了需要指定被迭代的散列之外，HSCAN命令的其他參數與SCAN命令的一樣，作用也一樣。當散列包含較多的鍵值對時，應該儘量使用 HSCAN命令代替 HKEYS、HVALS 和 HGETALL，以免造成服務器阻塞。

集合迭代命令

SSCAN 命令可以以漸進的方式迭代集合包含的元素：

SSCAN set cursor [MATCH pattern] [COUNT number]

SSCAN命令的參數與SCAN命令的一樣，作用也一樣。當集合包含較多的元素時，我們應該儘量使用SSCAN命令代替SMEMBERS命令，以免造成服務器阻塞。

有序集合迭代命令

ZSCAN命令可以以漸進的方式迭代給定的有序集合中的成員和分值：

ZSCAN sorted_set cursor [MATCH pattern] [COUNT number]

當有序集合中包含較多的成員時，應該儘量用 ZSCAN命令代替 ZRANGE命令以及其他可能會返回大量成員的範圍型命令，以免造成服務器阻塞。

RANDOMKEY：隨機返回一個鍵

RANDOMKEY命令可以從數據庫中隨機返回一個鍵：

RANDOMKEY

該命令不會移除被返回的鍵，它們會繼續留在數據庫中。

複雜度： $O(1)$
版本要求：Redis 1.0.0版本開始可用。

SORT：對鍵的值進行排序

用戶可以通過執行SORT命令對列表元素、集合元素或者有序集合成員進行排序。爲了讓用戶能夠以不同的方式進行排序，Redis爲SORT命令提供了非常多的可選項，如果我們以不給定任何可選項的方式執行SORT命令，那麼命令將會對指定鍵的值按數字值進行排序：

SORT key

在默認情況下，SORT命令將按照從小到大的順序返回排序後的各個值。

指定排序方式

默認情況下，SORT命令會按照升序的方式進行排序。通過使用可選項 ASC 或者 DESC，可以來指定排序的方式：

SORT key [ASC | DESC]

ASC表示升序也是默認的方式，DESC表示降序。

對字符串值進行排序

SORT命令默認情況下進行的都是數字值的排序，如果我們嘗試直接去對字符串進行排序，將會引發錯誤：

127.0.0.1:6379> SORT fruits
(error) ERR One or more scores can't be converted into double

如果要對字符串進行排序，那麼需要使用可選項 ALPHA 來實現：

SORT key [ALPHA]

只獲取部分排序結果

默認情況下，SORT命令將返回排序後的全部元素，如果只想獲取部分排序結果，那麼可以使用可選項 LIMIT：

SORT key fruits [LIMIT offset count]

其中 offset參數用於指定返回結果之前需要跳過的元素數量，而count參數則用於指定需要獲取的元素數量。

獲取外部鍵的值作爲結果

在默認情況下，SORT命令將返回被排序後的元素作爲結果，但如果用戶想要獲取其他值作爲排序結果，可以使用可選項 GET 來實現：

SORT key [[GET pattern] [GET pattern] ... ]

一個SORT命令可以使用任意多個GET pattern選項，其中pattern參數的值可以是：

包含 * 符號的字符串；
包含 * 符號和 **->**符號的字符串；
一個單獨的 # 符號。

獲取字符串鍵的值

當pattern參數的值是一個包含 * 符號的字符串時，SORT命令將把被排序的元素與 * 符號進行替換，構建出一個鍵名，然後使用 GET命令去獲取該鍵的值：

字符串鍵	值
“apple-price”	8.5
“banana-price”	4.5
cherry-price"	7

上述表格是用來表示水果價格的字符串類型鍵值對，下面用SORT命令對水果集合進行排序，然後根據排序後的結果獲取對應水果的價格：

127.0.0.1:6379> SORT fruits ALPHA GET *-price
1) "8.5"
2) "4.5"
3) "7"

這個SORT命令的執行過程可分爲以下三個步驟：

1）對fruits集合的各個元素進行排序，得出一個由 “apple”、“banana”、"cherry"組成的有序元素列表。
2）將排序後的各個元素與 *-price模式進行匹配和替換，得出鍵名：“apple-price”、“banana-price”、“cherry-price”
3）使用GET命令獲取上述步驟得到的鍵名對應的值，並依次返回這些值。

獲取散列中的鍵值

當pattern參數的值是一個包含 * 符號和 -> 符號的字符串時，SORT命令將使用 -> 左邊的字符串爲散列名，-> 右邊的字符串爲字段名，調用 HGET命令，從散列中獲取指定字段的值，此外，用戶傳入的散列名還需要包含 * 符號，這個 * 符號將被替換成被排序的元素。

散列名	散列中的inventory字段的值
“apple-info”	“1000”
“banana-info”	“300”
“cherry-info”	“50”

127.0.0.1:6379> SORT fruits ALPHA GET *-info->inventory
1) "1000"
2) "300"
3) "50"

獲取被排序元素本身

當pattern參數的值是一個 # 符號時，SORT命令將返回被排序的元素本身。因爲SORT key命令和**SORT key GET #**命令返回的結果完全相同，所以單獨使用沒有實際作用。

使用外部鍵的值作爲排序權重

在默認情況下，SORT命令將使用被排序元素本身作爲排序權重，但在有需要的情況下，可以使用可選項 BY 指定其他鍵的值作爲排序的權重：

SORT key [BY pattern]

pattern的值與可選項 GET的一樣。

保存排序結果

在默認情況下，SORT命令會將排序結果直接返回給客戶端，但是如果有需要，也可以將排序結果保存到指定的鍵中：

SORT key [STORE destination]

如果用戶給定的destination鍵已經存在，那麼SORT命令會先移除該鍵，然後再存儲排序的結果。

平均複雜度： $O(N*log(N)+M)$ ，其中 $N$ 爲被排序元素的數量，而 $M$ 爲命令返回的元素的數量。
版本要求：Redis 1.0.0版本開始可用。

EXISTS：檢查給定的鍵是否存在

用戶可以通過EXISTS命令檢查給定的一個或多個鍵是否存在於當前使用的數據庫中：

EXISTS key [key ... ]

EXISTS命令將返回存在的給定鍵數量作爲返回值。通過將多個鍵傳遞給EXISTS，可以判斷出給定的鍵中，有多少個存在。

EXISTS命令從Redis 3.0.3版本開始接受多個鍵作爲輸入，在此前的版本中，只能接受一個鍵作爲輸入。

DBSIZE：獲取數據庫包含的鍵值對數量

使用DBSIZE命令可以獲取當前使用的數據庫中有多少個鍵值對：

DBSIZE

TYPE：查看鍵的類型

TYPE命令允許我們查看給定鍵的類型：

TYPE key

下標列出了TYPE命令在面對不同類型的鍵時返回的各項結果：

鍵類型	TYPE命令返回值
字符串鍵	`string`
散列鍵	`hash`
列表鍵	`list`
集合鍵	`set`
有序集合鍵	`zset`
HyperLogLog	`string`
位圖	`string`
地理位置	`zset`
流	`stream`

因爲HyperLogLog和位圖這兩種鍵在底層都是通過字符串鍵來實現的，所以TYPE命令對於這兩種鍵將返回string作爲結果。
與HyperLogLog和位圖的情況類似，因爲地理位置鍵使用了有序集合鍵作爲底層實現，所以返回 zset作爲結果。

複雜度： $O(1)$
版本要求：從Redis 1.0.0版本開始可用。

RENAME、RENAMENX：修改鍵名

Redis提供了RENAME命令來修改鍵的名稱：

RENAME origin new

如果用戶指定的新建名已經被佔用，那麼RENAME命令會先移除佔用了新鍵名的那個鍵，然後再執行改名操作。

除了RENAME之外，還提供了RENAMENX命令，該命令也可以修改鍵名，但是它只會在新鍵名未被佔用的情況下進行改名操作：

RENAMENX origin new

RENAMENX命令在改名成功時返回1，失敗時返回0

MOVE：將給定的鍵移動到另一個數據庫

用戶可以使用MOVE命令，將一個鍵從當前數據庫移動到目標數據庫：

MOVE key db

當移動成功時返回1，失敗返回0 ，當目標數據庫存在於給定鍵名相同的鍵時，MOVE命令將放棄移動操作。

DEL：刪除指定的鍵

使用DEL命令可以從當前正在使用的數據庫中移除指定的一個或多個鍵，以及這些鍵關聯的值：

DEL key [key ... ]

UNLINK：以異步方式移除指定的鍵

DEL命令實際上隱含着一個性能問題：因爲DEL命令會以同步的方式執行移除操作，所以如果待移除的鍵非常龐大或者數量較多，那麼服務器在執行移除操作的過程中可能會被阻塞。

爲了解決這個問題，Redis從4.0版本開始新增了一個UNLINK命令：

UNLINK key [key ... ]

UNLINK命令與DEL命令一樣，都可以移除指定的鍵，但是它是異步的方式去移除鍵：當用戶調用UNLINK命令時，它只會在數據庫中移除對該鍵的引用（Reference），而對鍵的實際移除操作則會交給後臺線程執行，因此不會造成服務器阻塞。

FLUSHDB：清空當前數據庫

使用FLUSHDB命令可以清空當前正在使用的數據庫：

FLUSHDB [async]

其中可選項 async 用於指定FLUSHDB是否開啓異步方式執行，默認情況下，FLUSHDB命令是以同步的方式執行的，這與 DEL命令一樣。

FLUSHALL：清空所有數據庫

使用FLUSHALL命令可以清空所有數據庫：

FLUSHALL [async]

其中可選項 async 用於指定FLUSHALL是否開啓異步方式執行，默認情況下，FLUSHALL命令是以同步的方式執行的，這與 DEL命令一樣。

SWAPDB：交換數據庫

SWAPDB命令接受兩個數據庫號碼作爲輸入，然後對指定的兩個數據庫進行互換，最後返回OK：

SWAPDB x y

在SWAPDB命令執行成功後，原本存儲在數據庫 x 中的鍵值對將出現在 y 中，而原本在y中的鍵值對則出現在 x中。

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