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第三章.Redis数据类型详解——string篇

news 2025/7/19 6:17:28

目录

1.常用命令

2.计数命令 

3.其它命令 

4.命令小结 

5.内部编码

6. 典型使⽤场景

7.总结 

        字符串类型是 Redis 最基础的数据类型，关于字符串需要特别注意：1）⾸先 Redis 中所有的键的类型都是字符串类型，⽽且其他⼏种数据结构也都是在字符串类似基础上构建的，例如列表和集合的元素类型是字符串类型，所以字符串类型能为其他 4 种数据结构的学习奠定基础。2）其次，如图所⽰，字符串类型的值实际可以是字符串，包含⼀般格式的字符串或者类似 JSON、XML 格式的字符串；数字，可以是整型或者浮点型；甚⾄是⼆进制流数据，例如图⽚、⾳频、视频等。不过⼀个字符串的最⼤值不能超过 512 MB。

tip:由于 Redis 内部存储字符串完全是按照⼆进制流的形式保存的，所以 Redis 是不处理字符集编码问题的，客⼾端传⼊的命令中使⽤的是什么字符集编码，就存储什么字符集编码。

字符串数据类型

1.常用命令

SET

        将 string 类型的 value 设置到 key 中。如果 key 之前存在，则覆盖，⽆论原来的数据类型是什么。之前关于此 key 的 TTL 也全部失效。

语法： 

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

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

选项：

SET 命令⽀持多种选项来影响它的⾏为：

  • EX seconds⸺使⽤秒作为单位设置 key 的过期时间。
  • PX milliseconds⸺使⽤毫秒作为单位设置 key 的过期时间。
  • NX ⸺只在 key 不存在时才进⾏设置，即如果 key 之前已经存在，设置不执⾏。
  • XX ⸺只在 key 存在时才进⾏设置，即如果 key 之前不存在，设置不执⾏。

注意：由于带选项的 SET 命令可以被 SETNX 、 SETEX 、 PSETEX 等命令代替，所以之后的版本中，Redis 可能进⾏合并。

返回值：

  • 如果设置成功，返回 OK。
  • 如果由于 SET 指定了 NX 或者 XX 但条件不满⾜，SET 不会执⾏，并返回 (nil)。

⽰例：

 GET

        获取 key 对应的 value。如果 key 不存在，返回 nil。如果 value 的数据类型不是 string，会报错。

语法：

GET key

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：key 对应的 value，或者 nil 当 key 不存在。

 MGET

        ⼀次性获取多个 key 的值。如果对应的 key 不存在或者对应的数据类型不是 string，返回 nil。

语法：

MGET key [key ...]

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(N) N 是 key 数量

返回值：对应 value 的列表

⽰例：

MSET

⼀次性设置多个 key 的值。

语法：

MSET key value [key value ...]

命令有效版本：1.0.1 之后

时间复杂度：O(N) N 是 key 数量

返回值：永远是 OK

⽰例：

多次 get vs 单次 mget

单次 mget 命令执⾏ 

        如上图所⽰，使⽤ mget / mset 由于可以有效地减少了⽹络时间，所以性能相较更⾼。假设⽹络耗时 1 毫秒，命令执⾏时间耗时 0.1 毫秒，则执⾏时间如表所⽰。

1000 次 get 和 1 次 mget 对⽐

操作时间
1000次get1000*1 + 1000 * 0.1 = 1100毫秒
1次mget1000个键1 * 1 + 1000 * 0.1 = 101毫秒

        学会使⽤批量操作，可以有效提⾼业务处理效率，但是要注意，每次批量操作所发送的键的数量也不是⽆节制的，否则可能造成单⼀命令执⾏时间过⻓，导致 Redis 阻塞。

SETNX

设置 key-value 但只允许在 key 之前不存在的情况下。

语法：

SETNX key value

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：1 表⽰设置成功。0 表⽰没有设置。

⽰例：

SET、SET NX 和 SET XX 的执⾏流程如图所⽰。

SET、SET NX、SET XX 执⾏流程

2.计数命令 

INCR

        将 key 对应的 string 表⽰的数字加⼀。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是⼀个整型或者范围超过了 64 位有符号整型，则报错。

语法：

INCR key

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer 类型的加完后的数值。

⽰例：

INCRBY

        将 key 对应的 string 表⽰的数字加上对应的值。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是⼀个整型或者范围超过了 64 位有符号整型，则报错。

语法：

INCRBY key decrement

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer 类型的加完后的数值。

⽰例：

DECR 

        将 key 对应的 string 表⽰的数字减⼀。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是⼀个整型或者范围超过了 64 位有符号整型，则报错。

语法：

DECR key

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer 类型的减完后的数值。

⽰例：

DECYBY  

        将 key 对应的 string 表⽰的数字减去对应的值。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是⼀个整型或者范围超过了 64 位有符号整型，则报错。

语法：

DECRBY key decrement

命令有效版本：1.0.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer 类型的减完后的数值。

命令行演示同上。

INCRBYFLOAT

        将 key 对应的 string 表⽰的浮点数加上对应的值。如果对应的值是负数，则视为减去对应的值。如果key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的不是 string，或者不是⼀个浮点数，则报错。允许采⽤科学计数法表⽰浮点数。

语法：

INCRBYFLOAT key increment

命令有效版本：2.6.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：加/减完后的数值。

⽰例：

        很多存储系统和编程语⾔内部使⽤ CAS 机制实现计数功能，会有⼀定的 CPU 开销，但在Redis 中完全不存在这个问题，因为 Redis 是单线程架构，任何命令到了 Redis 服务端都要顺序执⾏。

了解CAS机制：

3.其它命令 

APPEND

        如果 key 已经存在并且是⼀个 string，命令会将 value 追加到原有 string 的后边。如果 key 不存在，则效果等同于 SET 命令。

语法：

APPEND KEY VALUE

命令有效版本：2.0.0 之后

时间复杂度：O(1). 追加的字符串⼀般⻓度较短, 可以视为 O(1).

返回值：追加完成之后 string 的⻓度。

⽰例：

GETRANGE  

        返回 key 对应的 string 的⼦串，由 start 和 end 确定（左闭右闭）。可以使⽤负数表⽰倒数。-1 代表倒数第⼀个字符，-2 代表倒数第⼆个，其他的与此类似。超过范围的偏移量会根据 string 的⻓度调整成正确的值。

语法：

GETRANGE key start end

命令有效版本：2.4.0 之后

时间复杂度：O(N). N 为 [start, end] 区间的⻓度. 由于 string 通常⽐较短, 可以视为是 O(1)

返回值：string 类型的⼦串

⽰例：

SETRANGE  

覆盖字符串的⼀部分，从指定的偏移开始。

语法：

SETRANGE key offset value

命令有效版本：2.2.0 之后

时间复杂度：O(N), N 为 value 的⻓度. 由于⼀般给的 value ⽐较短, 通常视为 O(1).

返回值：替换后的 string 的⻓度。

⽰例：

STRLEN

获取 key 对应的 string 的⻓度。当 key 存放的类似不是 string 时，报错。

语法：

STRLEN key

命令有效版本：2.2.0 之后

时间复杂度：O(1)

返回值：string 的⻓度。或者当 key 不存在时，返回 0。

⽰例：

4.命令小结 

        表是字符串类型命令的效果、时间复杂度，开发⼈员可以参考此表，结合⾃⾝业务需求和数据⼤⼩选择合适的命令。

字符串类型命令⼩结

命令执行效果时间复杂度
set key value [key value...]
设置 key 的值是 value
O(k), k 是键个数
get key
获取 key 的值
O(1)
del key [key ...]
删除指定的 key
O(k), k 是键个数
mset key value [key value ...]
批量设置指定的 key 和 value
O(k), k 是键个数
mget key [key ...]
批量获取 key 的值
O(k), k 是键个数
incr key
指定的 key 的值 +1
O(1)
decr key
指定的 key 的值 -1
O(1)
incrby key n
指定的 key 的值 +n
O(1)
decrby key n
指定的 key 的值 -n
O(1)
incrbyfloat key n
指定的 key 的值 +n
O(1)
append key value
指定的 key 的值追加 value
O(1)
strlen key
获取指定 key 的值的⻓度
O(1)
setrange key offset value
覆盖指定 key 的从 offset 开始的部分值
O(n)，n 是字符串⻓度, 通常视为 O(1)
getrange key start end
获取指定 key 的从 start 到 end 的部分值
O(n)，n 是字符串⻓度, 通常视为 O(1)

5.内部编码

        字符串类型的内部编码有 3 种：

  • int：8 个字节的⻓整型。
  • embstr：⼩于等于 39 个字节的字符串。
  • raw：⼤于 39 个字节的字符串。

Redis 会根据当前值的类型和⻓度动态决定使⽤哪种内部编码实现。

整型类型⽰例如下：

短字符串⽰例如下：

长字符串⽰例如下：

6. 典型使⽤场景

缓存（Cache）功能

        下图是⽐较典型的缓存使⽤场景，其中 Redis 作为缓冲层，MySQL 作为存储层，绝⼤部分请求的数据都是从 Redis 中获取。由于 Redis 具有⽀撑⾼并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和降低后端压⼒的作⽤。

Redis + MySQL 组成的缓存存储架构

下⾯的伪代码模拟了上图的业务数据访问过程： 

1）假设业务是根据⽤⼾ uid 获取⽤⼾信息 

UserInfo getUserInfo(long uid) 
{...
}

2）⾸先从 Redis 获取⽤⼾信息，我们假设⽤⼾信息保存在 "user:info:<uid>" 对应的键中：

// 根据 uid 得到 Redis 的键
String key = "user:info:" + uid;
// 尝试从 Redis 中获取对应的值
String value = Redis 执⾏命令：get key;
// 如果缓存命中（hit）
if (value != null) 
{// 假设我们的⽤⼾信息按照 JSON 格式存储UserInfo userInfo = JSON 反序列化(value);return userInfo;
}

3）如果没有从 Redis 中得到⽤⼾信息，及缓存 miss，则进⼀步从 MySQL 中获取对应的信息，随后写⼊缓存并返回：

// 如果缓存未命中（miss）
if (value == null) 
{// 从数据库中，根据 uid 获取⽤⼾信息UserInfo userInfo = MySQL 执⾏ SQL：select * from user_info where uid = <uid>;// 如果表中没有 uid 对应的⽤⼾信息if (userInfo == null) {响应 404return null;}// 将⽤⼾信息序列化成 JSON 格式String value = JSON 序列化(userInfo);// 写⼊缓存，为了防⽌数据腐烂（rot），设置过期时间为 1 ⼩时（3600 秒）Redis 执⾏命令：set key value ex 3600// 返回⽤⼾信息return userInfo;
}

        通过增加缓存功能，在理想情况下，每个⽤⼾信息，⼀个⼩时期间只会有⼀次 MySQL 查询，极⼤地提升了查询效率，也降低了 MySQL 的访问数。

tip:与 MySQL 等关系型数据库不同的是，Redis 没有表、字段这种命名空间，⽽且也没有对键名有强制要求（除了不能使⽤⼀些特殊字符）。但设计合理的键名，有利于防⽌键冲突和项⽬的可维护性，⽐较推荐的⽅式是使⽤ "业务名:对象名:唯⼀标识:属性" 作为键名。例如MySQL 的数据库名为 vs，⽤⼾表名为 user_info，那么对应的键可以使⽤"vs:user_info:6379"、"vs:user_info:6379:name" 来表⽰，如果当前 Redis 只会被⼀个业务使⽤，可以省略业务名 "vs:"。如果键名过⻓，则可以使⽤团队内部都认同的缩写替代，例如"user:6379:friends:messages:5217" 可以被 "u:6379:fr:m:5217" 代替。毕竟键名过⻓，还是会导致 Redis 的性能明显下降的。

计数（Counter）功能

        许多应⽤都会使⽤ Redis 作为计数的基础⼯具，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。如图 2-11 所⽰，例如视频⽹站的视频播放次数可以使⽤ Redis 来完成：⽤⼾每播放⼀次视频，相应的视频播放数就会⾃增 1。

记录视频播放次数

// 在 Redis 中统计某视频的播放次数
long incrVideoCounter(long vid) 
{key = "video:" + vid;long count = Redis 执⾏命令：incr keyreturn counter;
}

 tip:实际中要开发⼀个成熟、稳定的真实计数系统，要⾯临的挑战远不⽌如此简单：防作弊、按照不同维度计数、避免单点问题、数据持久化到底层数据源等。

共享会话（Session）

        如图所⽰，⼀个分布式 Web 服务将⽤⼾的 Session 信息（例如⽤⼾登录信息）保存在各⾃的服务器中，但这样会造成⼀个问题：出于负载均衡的考虑，分布式服务会将⽤⼾的访问请求均衡到不同的服务器上，并且通常⽆法保证⽤⼾每次请求都会被均衡到同⼀台服务器上，这样当⽤⼾刷新⼀次访问是可能会发现需要重新登录，这个问题是⽤⼾⽆法容忍的。

Session 分散存储

        为了解正文决这个问题，可以使⽤ Redis 将⽤⼾的 Session 信息进⾏集中管理，如图 2-13 所⽰，在这种模式下，只要保证 Redis 是⾼可⽤和可扩展性的，⽆论⽤⼾被均衡到哪台 Web 服务器上，都集中从Redis 中查询、更新 Session 信息。

Redis 集中管理 Session

⼿机验证码

        很多应⽤出于安全考虑，会在每次进⾏登录时，让⽤⼾输⼊⼿机号并且配合给⼿机发送验证码，然后让⽤⼾再次输⼊收到的验证码并进⾏验证，从⽽确定是否是⽤⼾本⼈。为了短信接⼝不会频繁访问，会限制⽤⼾每分钟获取验证码的频率，例如⼀分钟不能超过 5 次，如图 2-14 所⽰。

短信验证码

此功能可以⽤以下伪代码说明基本实现思路：

String 发送验证码(phoneNumber)
{key = "shortMsg:limit:" + phoneNumber;// 设置过期时间为 1 分钟（60 秒）// 使⽤ NX，只在不存在 key 时才能设置成功bool r = Redis 执⾏命令：set key 1 ex 60 nx;if (r == false){// 说明之前设置过该⼿机的验证码了long c = Redis 执⾏命令：incr key;if (c > 5){// 说明超过了⼀分钟 5 次的限制了// 限制发送return null;}}// 说明要么之前没有设置过⼿机的验证码；要么次数没有超过 5 次String validationCode = ⽣成随机的 6 位数的验证码();validationKey = "validation:" + phoneNumber;// 验证码 5 分钟（300 秒）内有效Redis 执⾏命令：set validationKey validationCode ex 300;// 返回验证码，随后通过⼿机短信发送给⽤⼾return validationCode;
}// 验证⽤⼾输⼊的验证码是否正确
bool 验证验证码(phoneNumber, validationCode)
{validationKey = "validation:" + phoneNumber;String value = Redis 执⾏命令：get validationKey;if (value == null){// 说明没有这个⼿机的验证码记录，验证失败return false;}if (value == validationCode){return true;}else{return false;}
}

7.总结 

        以上介绍了使⽤ Redis 的字符串数据类型可以使⽤的⼏个场景，但其适⽤场景远不⽌于此，开发⼈员可以结合字符串类型的特点以及提供的命令，充分发挥⾃⼰的想象⼒，在⾃⼰的业务中去找到合适的场景去使⽤ Redis 的字符串类型。

http://www.lryc.cn/news/590449.html

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