数据库——redis

一、Redis 介绍

1. 概述

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、高性能的内存键值数据库系统，具有以下核心特点：

• 内存存储架构：数据主要存储在内存中，提供微秒级的读写响应

• 多数据结构支持：

  • 基础类型：字符串(Strings)

  • 集合类型：列表(Lists)、集合(Sets)、有序集合(Sorted Sets)

  • 复合类型：哈希表(Hashes)

  • 特殊类型：位图(Bitmaps)、超日志(HyperLogLogs)

  • 空间数据：地理空间索引(Geospatial)

• 多功能应用：

  • 高性能数据库

  • 分布式缓存系统

  • 消息中间件

  • 实时数据处理平台

2. 核心特性

2.1 卓越性能

• 内存存储架构实现微秒级响应

• 单节点可达10万+ QPS

• 单线程模型避免锁竞争

2.2 数据持久化

• RDB：定时快照，适合备份

• AOF：日志追加，保证数据安全

• 混合持久化策略可选

2.3 高级数据结构

• 支持7种核心数据结构

• 提供160+操作命令

• 支持Lua脚本扩展

2.4 消息系统

• 完整的发布/订阅模式

• 阻塞式列表队列

• Stream数据类型支持

2.5 事务处理

• MULTI/EXEC事务机制

• WATCH乐观锁控制

• 所有命令原子性执行

2.6 高可用架构

• Redis Sentinel自动故障转移

• Redis Cluster分布式部署

• 支持水平扩展和数据分片

3. 典型应用场景

3.1 缓存系统

• 热点数据缓存

• 全页缓存(FPC)

• 分布式会话存储

3.2 实时应用

• 实时排行榜

• 计数器系统

• 秒杀系统实现

3.3 消息服务

• 任务队列

• 事件通知系统

• 消息广播

3.4 空间计算

• 地理位置查询

• 附近的人功能

• 地理围栏实现

3.5 大数据处理

• 实时统计分析

• 用户画像标签

• 布隆过滤器实现

Redis以其卓越的性能、丰富的数据结构和灵活的部署方式，已成为现代分布式系统架构中的核心组件。

4.Redis 基础指令

连接redis

# 终端输入以下命令
redis-cli# 进入到交互模式后进行服务测试
ping

切换数据仓库：redis 默认存在十六个数据仓库，仓库编号从零计算

select 10

二、数据操作

1.数据类型

在正式操作 redis 之前，我们需要了解一下 redis 数据库中常用的数据类型：

1.字符串类型：string

2.哈希类型：hash

3.列表类型：list

4.集合类型：set

5.有序集合类型：zset 

数据类型	适用场景	不适用场景
String	简单键值、计数器	复杂对象存储
Hash	对象属性存储	需要单独过期时间的字段
List	消息队列、最新列表	随机访问场景
Set	标签系统、好友关系	需要排序的场景
Zset	排行榜、优先级队列	简单去重场景

2.字符串类型操作

如果设置的键不存在则为添加，如果设置的键已经存在则修改 

# set key value
set name tuling

设置键值及过期时间，以秒为单位

# setex key seconds value
setex name 3 小黑猪

设置多个键值

# mset key1 value1 key2 value2 ...
mset name 小孩 age 18 gender 女

根据键获取值，如果不存在则返回nil

# get key
get name

根据多个键获取多个值 

# mget key1 key2 key3 ...
mget name age gender

键指令

查询所有存在的键 

# keys pattern
keys *

 查询包含字母 n 的键

# keys <regex>
keys n*

判断键是否存在，如果存在返回1；否则返回0

# exists key
exists name
exists address

查看键对应的值的类型 

# type key
type age

删除键值对 

# del key1 key2 ...
del age gender

3.hash 类型

hash 用于存储对象，对象的结构为：属性、值（string）

设置单个属性

# hset key field value
hset user name tuling

设置多个属性

# hmset key field1 value1 field2 value2 ...
# 属性有两个：name、age
hmset py_stu name tuling age 10

获取指定键的所有字段 

# hkeys key
hkeys py_stu

获取一个字段对应的值

# hget key field
hget py_stu name

获取多个字段对应的值 

# hmget key field1 field2 ...
hmget py_stu name age

获取指定键的所有字段对应的值 

# hvals key
hvals py_stu

删除字段：字段对应的值会被一起删除 

# hdel key field1 field2 ...
hdel py_stu age# 如果想要删除整个hash数据则使用del
del py_stu

4.list类型

从列表左侧插入数据

# lpush key value1 value2 ...
lpush name_1 a b c

从列表右侧插入数据

# rpush key value1 value2 ...
rpush name_2 a b c

数据获取：获取列表数据的方向只能从左往右

# lrange key start stop# 获取列表name_1、name_2中的所有元素
lrange name_1 0 -1
lrange name_2 0 -1# start、stop为元素的索引
# 1.索引从左侧开始，第一个元素为0
# 2.索引可以是负数，表示从尾部开始计数，如-1表示最后一个元素

删除指定元素

# lrem key count value# 根据索引count删除对应的值
# count > 0:从左往右删除
# count < 0:从右往左删除
# count = 0:删除所有# 创建测试列表并左插入三组a、b
lpush test_list a b a b a b 
# 查看列表数据
lrange test_list 0 -1
# 从test_list列表中的右侧开始删除2个b字母
lrem test_list -2 b
# 查看删除效果
lrange test_list 0 -1

5.set 类型

集合类型是无序的，并且集合中的元素类型为 string。在集合中的元素具有唯一性，不能重复，并且集合类型没有修改操作。

添加元素

# sadd key member1 member2 ...
sadd user_name_1 zhangsan lisi wangwu

获取元素

# smembers key# 获取集合中的所有元素
smembers user_name_1

删除元素

# srem key# 删除指定键user_name_1中的元素：wangwu
srem user_name_1 wangwu

6.zset类型

zset 类型是一个有序集合，元素为 string 类型。和无序集合一样，元素具有唯一性，不能重复，并没有修改操作。在有序集合中的每个元素都会关联一个 double 类型的 score,表示权重，通过权重将元素从小到大排序。

添加元素

# zadd key socre1 member1 socre2 member2 ...# 向键user_name_2集合中添加元素：lisi、wangwu、zhaoliu、zhangsan 权重分别为 4 5 6 3
zadd user_name_2 4 lisi 5 wangwu 6 zhaoliu 3 zhangsan 

获取数据 

# zrange key start stop# start、stop为元素的索引
# 1.索引从左侧开始，第一个元素索引为0
# 2.索引可以是负数，表示从尾部开始计数，如-1表示最后一个元素# 获取键user_name_2集合中的所有元素
zrange user_name_2 0 -1

删除数据

# zrem key member1 member2 ...# 删除user_name_2集合中的元素: zhangsan
zrem user_name_2 zhangsan

三、第三方客户端-redis-py

1.概述

redis-py 是 redis 数据库的一个 python 客户端库，允许你从 python 应用程序中连接到 redis 服务器并与之交互。这个库提供了一个简单易用的接口来执行 redis 命令，管理数据、处理订阅和发布消息等。redis-py 支持 Redis 的高级功能，如管道（pipelining）、发布订阅（pub/sub)系统、事务和自动重连。

2.准备工作

使用前需要先下载安装：pip install redis

from redis import Redis"""
host:redis服务端ip
port:redis服务端端口
db:仓库号
"""
redis_obj=Redis(host='localhost',port=6379,db=0)

创建代码目录文件夹，在文件夹中创建redis_string.py文件 

from redis import Redisif __name__=='__main__':try:# host port db 等参数是可选项redis_obj=Redis()except Exception as e:print(e)

3.添加数据

如果添加成功返回True,否则返回False

from redis import Redisif __name__=='__main__':try:# host port db 等参数是可选项redis_obj=Redis()# 添加数据result=redis_obj.set('name','小孩')# 如果添加成功则返回Trueprint(result)except Exception as e:print(e)

4.获取数据

如果键存在返回对应的值，否则返回None

from redis import Redisif __name__=='__main__':try:# host port db 等参数是可选项redis_obj=Redis()# 添加数据result=redis_obj.set('name','小孩')# 获取数据result1=redis_obj.get('name')print(result1)except Exception as e:print(e)

5.数据修改

 如果键存在则进行修改，否则创建新数据

from redis import Redisif __name__=='__main__':try:# host port db 等参数是可选项redis_obj=Redis()# 添加数据result=redis_obj.set('name','小孩')# 获取数据result1=redis_obj.get('name')# 数据修改redis_obj.set('name','小黑猪')result2 = redis_obj.get('name')print(result2)except Exception as e:print(e)

6.数据删除

使用 delete 方法删除键值对，如果删除成功则返回受影响的键的数量，否则返回0

from redis import Redisif __name__=='__main__':try:# host port db 等参数是可选项redis_obj=Redis()result = redis_obj.delete('name')print(result)except Exception as e:print(e)

7.获取键

from redis import Redisif __name__=='__main__':try:redis_obj = Redis()result = redis_obj.keys()print(result)except Exception as e:print(e)