Redis入门
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47
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后端,数据库
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2327 字
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12 分钟

基本介绍

Redis (Remote Dictionary Server) 本质上是一个巨大的 Map（字典）。

  • Key (键)：永远是字符串（String）。
  • Value (值)：可以是多种数据结构（String, List, Hash, Set, ZSet）。
  • 内存存储：速度极快（纳秒级），但也意味着断电会丢失（除非配置了持久化）。
  • 单线程模型：Redis 的命令执行是单线程的（6.0以后网络IO有多线程，但执行命令还是单线程）。好处：不需要考虑锁的问题，它是原子性的（Atomic）。A 改数据的时候，B 绝对插不进去。

安装

我们用docker开一个容器并部署redis，端口号为6379

image-20260130200622093

基本使用

连接及对数据库的基本操作

在终端连接一下

 docker exec -it my-redis redis-cli
  • docker exec -it`: 交互式进入容器。
  • my-redis: 你的容器名字。
  • redis-cli: Redis 自带的命令行客户端。

切换数据库

 select 1  # 切换到 1 号库
 select 0  # 切回来

查看所有键

 keys *

注意：不要在生产环境中轻易使用

Redis是单线程，如果数据过多，会阻塞线程，导致系统卡死，线上用scan代替。

清空数据库

 flushdb #清空当前库
 # flushall #清空所有库

删库跑路（bushi）

image-20260130205330022

对string的操作

底层原理

Redis 构建了一种名为 SDS 的结构。

 struct sdshdr {
     int len;   // 已使用的长度
     int free;  // 剩余的空间
     char buf[];// 存数据的地方
 }

append 数据时，它会多分配一点空间（记录在 free 里），下次再追加就不需要重新申请内存了（高性能的关键）。

增删改查（CRUD）

1.set&get设置与获取

 set k1 v1
 get k1
image-20260130205535172

2.append追加

 append k1 "play Delta Force"
 get k1
image-20260130205525658

返回的追加后字符串长度

3.strlen 获取长度

 strlen k1

Redis 获取字符串长度是非常快的，因为底层直接存了长度。

数值操作

Redis的String存的是字节数据，但是内容看起来像是整数，Redis可以直接当作数字处理，同时因为操作时原子性的，即使有大量线程同时发请求也不对错，这就是Redis单线程模型的最大优势。

1.incr & decr (增/减 1)

 set view 100
 incr view
 decr view
image-20260130210048936

比如说用于记录访问量，点赞数等等

2.incrby & decrby (自定义增减)

  incrby view 10
  deceby view 10
image-20260130210257427

范围操作

1.getrange (获取子串)

  • 范围是 闭区间 [start, end]。
  • 0 是第一个，-1 是最后一个。
 set name "ttdr like to play Delta Force"
 getrange name 0 -1
 getrange name 0 4
image-20260130210521795

2.setrange (覆盖子串)

从指定位置开始覆盖，不影响其他位置的字符。

 setrange name 0 "Ttdr"
image-20260130210819451

生命周期和分布式锁

重点中的重点

1.setex (Set with Expiration)

  • 格式：sex 键 秒 值
  • 用于验证码的缓存数据
  • 等价于set+expire,但是setex一步到位。
 setex key1 10 v1
 # 查看剩余时间
 ttl key1
image-20260130211807565

2.setnx (Set if Not Exists)

  • 格式：setnx 键 值
  • 是分布式锁的出行，如果key存在无事发生(return 0)，key不存在才设置（return 1）
  • 在分布式系统中，如果多个服务器同时想处理同一个订单，谁执行 setnx 返回 1，谁就有资格处理。
 setnx key1 "HAAVK"
 del key1
 setnx key1 "HAAVK"
image-20260130212407511

批量操作

1.mset&mget

  • 页面记载时一次性读取所有用户信息
  • 可以减少网络往返时间，减少请求次数
 mset k1 v1 k2 v2 k3 v3
 mget k1 k2 k3
image-20260130212723993

2.msetnx

要么全部成功，要么全部失败。只要有一个 key 已经存在，整个操作就全部取消。

 msetnx k1 v11 k4 v4
image-20260130212901625

新旧更替

1.getset

可用于重置计数，但是要知道冲之前是多少

 set counter 100
 getset counter 0
 get counter
image-20260130213058460

对Hash的操作

为什么需要哈希？

当我们存储结构体的时候，我们可以进行Json序列化一下，but我们这样要把它的年龄改成19，我就要先get，再反序列化成Json，再修改，再序列化，再set回去。好麻烦

增删改查（CRUD）

1.hset (设置字段)

格式：hset key field value

 hset user:1001 name "zhangsan"
 hset user:1001 age 18

2.hget (获取字段)

3.hmset & hmget (批量操作)

hmset 在新版 Redis 中已逐步合并入 hset，但 hmget 依然非常常用。

4.hgetall (获取所有)

  • 如果 Hash 里有几万个字段，这个命令会阻塞！
  • 奇数行是key，偶数行是value
 hgetall user:1001

5.hdel (删除字段)

 hdel user:1001 address
image-20260130214932627

数值操作

hincrby (字段自增)

 hincrby user:1001 age 1
image-20260130215147160

判断和统计

1.hexists (是否存在)

 hexists user:1001 address
image-20260130215235511

2.hkeys & hvals (只拿键 或 只拿值)

 hkeys user:1001
image-20260130215337900

注意：Redis 的过期时间 (expire) 只能针对 Key，不能针对 Hash 里面的 Field。 如果你需要每个属性有不同的过期时间（比如验证码），就只能用 String，不能用 Hash。

对List 的操作

List是Redis实现消息队列，最新动态，排行榜的基石

底层原理：

本质上是一个双向链表，头尾插入数据会很快，但是通过下标找数据会很慢，早期的Redis使用的是标准双向链表活压缩列表，现在使用的是Quicklist的混合结构，他是用压缩列表作为节点的链表，保留了链表快速插入的特性，由避免了标注链表因为存储指针而导致的大量内存浪费。

基本操作

1.进入List

  • lpush头插
 lpush timeline "msg1"
 lpush timeline "msg2"
 lpush timeline "msg3"

现在的顺序是：msg3 -> msg2 -> msg1

  • `rpush尾插
 rpush timeline "msg4"

现在顺序：msg3 -> msg2 -> msg1 -> msg4

2.查看List

  • lrange (查看列表) ，0 是第一个元素，-1 是最后一个元素。
 lrange timeline 0 -1

只看部分(分页查询常用)，lrange timeline 0 1

image-20260130220637567
  • llen (看长度)
 llen timeline
image-20260130220651670

3.删除List

  • lpop (从头部拿走)
 lpop timeline
  • rpop (从尾部拿走)
 rpop timeline
image-20260130220835644

使用细节

List 强大之处在于通过组合命令，实现栈，队列，阻塞队列三种结构。

1.栈

命令：LPUSH + LPOP

特点：后进先出 (LIFO)。

场景：浏览器的“后退”按钮，刚才看的页面在最上面。

2.队列

命令：LPUSH + RPOP

特点：先进先出 (FIFO)。

场景：消息队列。生产者在左边拼命塞任务，消费者在右边排队拿任务处理。

3.阻塞队列 (Blocking Queue)

blpop / brpop 如果你用普通的 lpop，如果列表是空的，它返回 nil，你还得写个 for 循环不停地轮询（空转），浪费 CPU。 blpop 会阻塞住连接，直到列表里有数据，或者超时。

对Set（集合）的操作

核心特性

继承了高中数学优秀的集合性质，有去重和无序的特性，多次输入重复数据只记录一个值，录入的数据不存在任何逻辑顺序。

基本使用

我们用一个文章标签来做个例子

1.sadd :添加

 sadd tags:1001 "Tech" "Coding" "Docker"
 sadd tags:1001 "Tech"
image-20260130222121075

2.smembers :查看所有

 smembers tags:1001
image-20260130222129361

3.sismember :判断是否存在:

 sismember tags:1001 "Java"
 sismember tags:1001 "Docker"
image-20260130222146419

4.scard :获取个数

 scard tags:1001
image-20260130222152774

5.`srem ：删除元素

 srem tags:1001 "Tech"
image-20260130222159958

集合运算（没错就是那个集合运算）

交集：sinter

 sinter me you

并集:sunion

 sunion me you

差集:sdiff

 sdiff me you
 sdiff you me
image-20260130222451147

随机抽取

有放回抽取：srandmember

 srandmember users 2

无放回抽取:spop

 spop users 1
image-20260130222637682

底层分析

当我们存储一个数量比较少的时候，我们取出来的时候，他可能去取出的是有序的？这是为什么

image-20260130223045866

Set 的两种编码：

1.Intset (整数集合)：

当集合里全是整数，且数量较少（默认 < 512）时，Redis 为了省内存，会用一个有序的数组来存，所以这时候它其实是有序的！*

2.Hashtable (哈希表)：

一旦你存了一个非数字（比如 “a”），或者数字太多，编码立刻变成 hashtable，这时候就是真正的无序了。

对Zset 的基本操作

核心特性

1.自带“权重”：在 Set 的基础上，给每个元素加了一个 Score（分数/权重）。

2.自动排序：数据存进去，自动按 Score 从小到大排好队。

基本使用

以“编程语言热度榜”为例：

1.zadd (添加/更新)：

格式：zadd key score member

 zadd rank 100 "Java" 90 "Go" 80 "Python"

2.zrange / zrevrange (查看排名)：

  • zrange：从小到大（倒数排名）。
  • zrevrange：从大到小（正数排名）。
 zrevrange rank 0 -1 withscores
image-20260130223955668

3.zincrby (动态加分)：

直接改分数，排名自动变，不需要重新排序。

 zincrby rank 50 "Go"
image-20260130224014573

4.zrem (删除)：

 zrem rank "Python"
image-20260130224054427

范围与定位

1.zrangebyscore (按分数查)：

 zrangebyscore rank 80 100
image-20260130224104726

2.zrank / zrevrank (查具体第几名)：

  • 返回 0（代表第1名，因为索引从0开始）
 zrevrank rank "Go"
image-20260130224123399

底层分析

edis 怎么做到插入一个新分数，瞬间就能排好序？

Redis 这里使用了一种极其精妙的数据结构：SkipList (跳表,跳表就是给链表加了“多级索引”)。

当然，如果元素很少（默认 < 128 个）且很短，Redis 依然会使用 Ziplist (为什么又是他) 来省内存。只有数据多了，才会升级为 SkipList。

为啥不用红黑树？

Java 的 TreeMap用红黑树。Redis 作者认为红黑树代码太复杂，且在范围查找（Range）时效率不如跳表。

Redis数据库网络编程
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