Redis ⑥-string | hash | list

string类型基本介绍

Redis 中的字符串，是直接按照二进制的方式进行存储的。也就是说，在存取的过程中，是不会做任何编码转换的。存的是啥，取的时候就是啥。

Redis 的这个机制，就使得 Redis 非常适合用来存储各种各样的二进制数据，比如JSON、XML、图片、视频、音频、压缩包等等。

虽然可以存储视频、音频等，但还是不建议，因为这些文件大小往往都不小，容易造成阻塞。

FLUSHALL

FLUSHALL

• FLUSHALL 命令用于清空 Redis 数据库中的所有键值对。
• 该命令谨慎使用为好。

string类型常用命令

SET

SET key value [expiration EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]

• SET 命令用于设置键值对。
• key 是要设置的键名，value 是要设置的键值。
• EX seconds：设置键的过期时间为 seconds 秒。
• PX milliseconds：设置键的过期时间为 milliseconds 毫秒。
• NX：只在键不存在时，才对键进行设置操作。如果键存在，则不设置，返回 nil
• XX：只在键存在时，才对键进行设置操作。如果键不存在，则不设置，返回 nil

GET

GET key

• GET 命令用于获取键值对的值。
• GET 命令只作用于该键对应的值为字符串类型，如果不为字符串类型，使用 GET 命令则会报错：

WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

MSET

MSET key value [key value...]

• MSET 命令用于一次性设置多个键值对。
• 所有键值对之间用空格分隔。
• 时间复杂度为 O(N)，这里 N 为要设置的键值对的数量。

MGET

MGET key [key...]

• MGET 命令用于一次性获取多个键值对的值。
• 所有键之间用空格分隔。
• 时间复杂度为 O(N)，这里 N 为要获取的键的数量。

SETNX

SETNX key value

• 此处的 NX 就是上方 SET 命令中的 NX。

SETXX

SETXX key value

• 此处的 XX 就是上方 SET 命令中的 XX。

SETEX

SETEX key seconds value

• SETEX 命令用于设置键值对，并设置键的过期时间为 seconds 秒。
• 等价于 SET key value EX seconds

PSETEX

PSETEX key milliseconds value

• PSETEX 命令用于设置键值对，并设置键的过期时间为 milliseconds 毫秒。
• 等价于 SET key value PX milliseconds

INCR

INCR key

• INCR 命令用于对键的值做加 1 操作。
• 返回值为执行加 1 操作之后的结果。
• 执行该命令的键对应的值必须是 int 类型，否则会报错：

ERR value is not an integer or out of range

• 该整数为 64 位 (8 字节)的，相当于 C++ 的 long long 类型，Java 的 long 类型。
• 如果对一个不存在的键执行了该命令，则会创建一个默认值为 0 的键，并对其进行加 1 操作。

DECR

DECR key

• DECR 命令用于对键的值做减 1 操作。
• 返回值为执行减 1 操作之后的结果。
• 其特性与 INCR 命令相同。

INCRBY

INCRBY key increment

• INCRBY 命令用于对键的值做加法操作，加的值为 increment。
• 返回值为执行加法操作之后的结果。
• 其特性与 INCR 命令相同。

DECRBY

DECRBY key decrement

• DECRBY 命令用于对键的值做减法操作，减的值为 decrement。
• 返回值为执行减法操作之后的结果。
• 其特性与 INCRBY 命令相同。

INCRBYFLOAT

INCRBYFLOAT key increment

• INCRBYFLOAT 命令用于对键的值做浮点数的加法操作，加的值为 increment。
• 返回值为执行浮点数加法操作之后的结果。
• Redis 中的浮点数的精度为小数点后 17 位。
• Redis 中的 string 类型并没有提供类似于 float、double 这样的浮点数类型。所以，其本质存的还是 embstr 或者 raw。
• 执行该命令时，其分为三个步骤：将取出来的字符串转换为浮点数，进行浮点数加法操作，再将结果转换为字符串存回去。
• 所以，该命令对性能有一定的影响，也不会，也不建议经常的使用。

上述操作的时间复杂度本质都还是 O(1)。由于 Redis 使用还是单线程模型，所以不用担心线程安全问题。

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APPEND

APPEND key value

• APPEND 命令用于在键对应的值的末尾追加字符串 value。
• 返回值添加后的字符串的长度，该长度单位为字节。
• 如果改键存在，则执行追加操作。如果改键不存在，则先创建一个空值，再执行追加操作，相当于执行 SET 操作。
• 注意：
  1. 当我们将值设置为一个汉字时，其返回的结果的为 3，这是因为我们当前使用的终端的编码方式是 UTF-8，而汉字的编码长度为 3，故存储在 Redis 中的长度为 3。
  2. 如果我们直接获取该键的值，则会看到类似于 \xe4\xbd\xa0 的结果，这是三个字节的 16 进制编码。根据 UTF-8 码表，可以得到其结果为 你。
  3. 如果想直接看到汉字，我们可以在启动 Redis 客户端时，多添加一条命令 --raw，也就是 redis-cli --raw。这样，我们获取该键的值时，Redis 客户端就会自动的对该二进制数据尝试进行翻译。

redis-cli --raw

GETRANGE

GETRANGE key start end

• GETRANGE 命令用于获取键对应的值的某一个特定范围的子字符串。
• start 和 end 是子字符串的起始和结束位置，都是 0 开始的偏移量。该获取区间为 左闭右闭。
• 返回值为对应区间的子字符串。
• 注意： start 和 end 都可以为负数，表示从字符串的末尾开始计算偏移量。比如 -1 为最后一个字符，-2 为倒数第二个字符，以此类推。

SETRANGE

SETRANGE key offset value

• SETRANGE 用于从 offset 位置开始，将键对应的值覆写为 value。
• 如果 offset 比当前字符串长度还要长，则会在字符串末尾补上空格后再进行覆写。
• 返回值是设置成功之后，字符串的长度。
• 如果该键不存在，则先创建一个空行值(\x00)，再执行覆写操作。

STRLEN

STRLEN key

• STRLEN 命令用于获取键对应值的字符串长度。
• 返回值为字符串的长度，单位为字节。

string编码方式

• Redis 字符串类型支持三种编码方式：raw、embstr、int。
  1. raw：普通字符串，用于存储更长的字符串，底层是一个字节数组
  2. embstr：压缩字符串，当键对应的值字节数偏小时(据说是39字节)，使用 embstr 编码，节省内存。
  3. int：64位/8字节 的整形，当存储的值为纯数字时，使用 int 编码。浮点数使用的编码还是 embstr。

string类型的使用场景

• 作为缓存：作为应用服务器和数据库服务器的中间件，用于存储热点数据，提高查询的效率。
• 计数：使用 Redis 作为基本的计数工具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数据可以异步处理或者落地到其他数据源。
• 存储 session 会话：对于使用了负载均衡的分布式系统，可以将 session 信息存储在 Redis 中，提高 session 共享的效率。
• 短信验证码：设置验证码的有效时间，设置一个用户在规定的时间内只能获取 N 次验证码，防止用户恶意获取验证码，造成服务器压力。
  以上只是介绍了 Redis 中的 string 类型常见的使用场景，实际上还可以用在更多地方，具体需要根据业务需求进行选择。

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hash类型基本介绍

`Redis 自身就是一个 hash类型，通过存储键值对，以达到 O(1) 的时间复杂度的快速访问。

这里的 hash类型，是 Redis 中 key-value 中的 value 的类型。也就是 value 是一个 hash 类型，可以存储键值对结构。

hash类型常用命令

HSET

HSET key field value [field value... ]

• 区分这里 key 和 field 的区别：
  • key：Redis 自身存储的键，Redis 通过 key 可以访问到对应 value
  • field：当 Redis 中的 value 是一个 hash 类型时，field 也是该 hash 的 key。
• 返回值为存储成功的键值对个数。
• 如果 field 已经存在，则会覆盖原有的值。不论设置了多少个已经存在的 field，尽管设置成功了，返回值都为 0。因为这些字段的设置操作没有引入新的字段，只是更新了已有字段的值。

HGET

HGET key field

• 返回指定 key 下的指定 field 的值。

HEXISTS

HEXISTS key field

• 判断指定 key 下的指定 field 是否存在。
• 返回 1 代表存在，0 代表不存在。

HDEL

HDEL key field [field...]

• 删除指定 key 下的指定 field。
• 返回值为删除成功的键值对个数。

HKEYS

HKEYS key

• 返回指定 key 下所有的 field 名称。
• 该命令和 keys * 一样，谨慎使用。

HVALS

HVALS key

• 返回指定 key 下所有的 field 值。
• 该命令和 keys * 一样，谨慎使用。

HGETALL

HGETALL key

• 返回指定 key 下所有的键值对。
• 该命令和 keys * 一样，谨慎使用。

HMGET

HMGET key field [field...]

• 返回指定 key 下的多个 field 值。
• 返回值的顺序和 field 参数的顺序一致。

HMSET

HMSET key field value [field value...]

• 批量设置多个 field 值。
• 返回值不代表实际存储成功的键值对个数。
• 该命令和 HSET 的作用一样，为了不那么反直觉，所以才有该命令。

HLEN

HLEN key

• 返回指定 key 下的 field 数量，也就是 hash 元素的个数。

HSETNX

HSETNX key field value

• 只有当 field 不存在时，才设置 field 值。如果存在则设置失败。

HINCRBY

HINCRBY key field increment

• 给指定 key 下的指定 field 值增加指定增量。
• 如果 field 不存在，则设置 field 值为 0 后再增加。
• 返回值是增加后的值。
• 这里不像 string 类型，有 DECRBY 命令，因为 hash 类型并不经常使用加减操作，而 HINCRBY 自身已经可以完成加减操作了

HINCRBYFLOAT

HINCRBYFLOAT key field increment

• 给指定 key 下的指定 field 值增加指定浮点数增量。
• 如果 field 不存在，则设置 field 值为 0 后再增加。
• 返回值是增加后的值。

HSTRLEN

HSTRLEN key field

• 返回指定 key 下的指定 field 值的字符串长度，单位为字节。
• 如果 field 不存在，则返回 0。

hash编码方式

• Redis 中的 hash 类型有两种编码方式：
  1. ziplist：是一种压缩链表，当 hash 类型中元素个数小于 hash-max-ziplist-entries 配置项 (默认为 512) 的值 或者 元素值总长度小于 hash-max-ziplist-value 配置项 (默认为 64) 的值时，Redis 使用 ziplist 编码。(在 Redis 4.0 版本后，ziplist 已被 listpack 替代)
  2. hashtable：当 hash 类型中元素个数大于等于 hash-max-ziplist-entries 配置项的值 或者 元素值总长度大于等于 hash-max-ziplist-value 配置项的值时，Redis 使用 hashtable 编码。

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list类型基本介绍

list 类型相当于 数组 或者 链表。但其内部的编码方式并不是一个数组，其更接近于 “双端队列” (Deque)。

列表中元素是有序的，该有序并不是 “升序” 或者 “降序”，而是元素在列表中的位置的先后顺序。

列表中的元素是可以重复的。

获取和删除的区别，获取相当于 peek，删除相当于 pop。

list类型常用命令

LPUSH

LPUSH key element [element...]

• 该命令可以一次插入多个元素。
• 这里的 L 表示的是 left，即从左边插入，也就是头插。
• 返回值是插入元素后列表的长度。

LRANGE

LRANGE key start stop

• 该命令可以获取列表中指定范围的元素。
• start 和 stop 是索引，都可以是负数，表示从列表的末尾开始计数(-1 表示最后一个元素，-2 表示倒数第二个元素，以此类推)。两个区间都是闭区间。
• start 和 stop 都可以超过实际列表的索引范围，也不会报错。

LPUSHX

LPUSHX key element [element...]

• 该命令和 LPUSH 类似，但只在列表存在时才插入元素。
• 如果列表不存在，则返回 0，表示插入失败。

RPUSH

RPUSH key element [element...]

• 与 LPUSH 类似，但从右边插入，也就是尾插。

RPUSHX

RPUSHX key element [element...]

• 与 LPUSHX 类似。

LPOP

LPOP key [count]

• 该命令可以从列表左边弹出一个元素，也就是头删。
• 如果不填 count，则默认弹出一个元素。如果填 count，则弹出 count 个元素。

RPOP

RPOP key [count]

• 与 LPOP 类似，但从右边弹出，也就是尾删。

LINDEX

LINDEX key index

• 该命令可以获取列表中指定索引的元素。
• index 可以是负数，表示从列表的末尾开始计数。
• 如果索引越界，则返回 nil。
• 时间复杂度为 O(N)，N 为列表的长度。

LINSERT

LINSERT key <BEFORE|AFTER> pivot element

• 该命令可以在列表中插入元素。
• element 为需要插入的元素。
• pivot 为需要插入到哪个元素的前面或后面。如果为 BEFORE，则插入到 pivot 元素的前面；如果为 AFTER，则插入到 pivot 元素的后面。
• 如果 pivot 元素不存在，则返回 -1，表示插入失败。
• 如果 pivot 存在多个，则从左往右遍历匹配第一个 pivot 在其前面或后面插入。
• 返回值为插入后的列表长度。
• 时间复杂度为 O(N)，N 为列表的长度。

LLEN

LLEN key

• 该命令可以获取列表的长度。

LREM

LREM key count element

• 该命令可以删除列表中指定元素。
• count 为删除的元素个数。
• 如果 count 等于 0，则删除所有 element。
• 如果 count 小于 0，则从右往左开始遍历依此删除 count 个 element。
• 如果 count 大于 0，则从左往右开始遍历依此删除 count 个 element。

LTRIM

LTRIM key start stop

• 保留 start 和 stop 之间的元素，删除区间之外的元素。

LSET

LSET key index element

• 该命令可以设置列表中指定索引的元素。
• index 可以是负数，表示从列表的末尾开始计数。
• 如果索引越界，则报错：ERR index out of range。

BLPOP

BLPOP key [key...] timeout

• 该命令为 阻塞 版本的 LPOP。如果执行 BLPOP 命令时，列表为空，则会阻塞 timeout 秒，直到列表中有元素被加入。
• BLPOP 可以同时监听多个 key，当其中一个 key 加入元素后而不为空时，则返回该 key 和被弹出的元素。
• 如果多个客户端同时执行 BLPOP，则最先执行 BLPOP 的客户端会得到弹出的元素。

BRPOP

BRPOP key [key...] timeout

• 该命令为 阻塞 版本的 RPOP。其特性与 BLPOP 类似。

list编码方式

• 在早期的 Redis 版本中，list 类型有两种编码方式：ziplist 和 linkedlist。
• 在 3.2 版本后，Redis 开始使用 quicklist 作为默认的 list 编码方式。
• quicklist 使用 linkedlist 组织(双向链表)，但每一个元素都是一个 ziplist，这样可以降低内存占用。

list的应用场景

• 列表可以当作 “数组” 使用，用于存储多个元素。
• 列表可以搭配 LPOP 和 LPUSH 或者 RPOP 和 RPUSH 当作 “栈” 使用，用于存储多个元素，先进后出。
• 列表可以搭配 LPUSH 和 RPOP 或者 RPUSH 和 LPOP 当作 “队列” 使用，用于存储多个元素，先进先出。
• 列表还可以通过使用 BLPOP 和 BRPOP 担当 “生产者消费模型” 中的消息队列。