Redis深度解析：核心数据类型与键操作全攻略

前言

    Redis，作为一款高性能的键值对数据库，凭借其出色的性能和丰富的数据类型，在缓存、消息队列、计数器等多种场景中发挥着重要作用。它支持多种数据类型，包括字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）以及有序集合（zset），每种数据类型都有其独特的使用场景和优势。

    在这篇博客中，我们将深入探讨Redis中的这五种核心数据类型，详细解析每种数据类型的特性、使用场景以及操作方法。同时，我们也将介绍对Redis键（key）的各种操作方法及样例，以更好地理解和应用Redis。

redis官网：https://redis.io/
Redis 数据类型 | 菜鸟教程：https://www.runoob.com/redis/redis-data-types.html

redis数据类型

string

1. 设置单个字符串数据

set 设置的数据没有额外操作时，是不会过期的。
语法：set key value

例如：设置键为name值为xiaoming的数据，如果name存在，则表示修改name的值，如果name不存在，则表示添加一个key为name，value为"xiaoming"。

set name xiaoming

2.设置多个字符串类型的数据

语法：mset key1 value1 key2 value2 ...

例如：设置键为a1值为python、键为a2值为java、键为a3值为c

mset a1 python a2 java a3 c

3.字符串拼接值

append的key如果不存在，则相当于set添加了一个字符串数据。
语法：append key value

例如：向键为a1中拼接值haha

append title "我的"
append title "redis"
append title "学习之路"

4.根据键获取字符串的值

根据键获取值，如果不存在此键则返回nil，相当于python的None
语法：get key

例如：获取键name的值

get name

5.根据多个键获取多个值

语法：mget key1 key2 ...

例如：获取键a1、a2、a3的值

mget a1 a2 a3

6.自增自减

set num 1
incr num   # 相当于num+=1
get num    # 2
incr num   # 相当于num+=1
get num    # 3set goods:10 100
decr goods:10  # 相当于 goods:10-=1
get goods:10    # 99
decr goods:10   # 相当于goods:10-=-1
get goods:10    # 98

7.获取字符串的长度

set name xiaoming
strlen name  # 8 

8.比特流操作

使用场景：签到记录、布隆过滤器(防止缓存击穿的一种防范手段)、打卡记录、心跳检测。

# 假设做一个签到功能，记录用户一年内的所有签到次数。
# 签到，id为1的用户2022年第7天签到
setbit user:1:checkin:2022 7 1   
# 00000001# 查询，用户1在2022年第7天是否上班
getbit user:1:checkin:2022 7
# 1# 查询，用户1在2022年第3天是否上班
getbit user:1:checkin:2022 3
# 0# 补签，用户1在2022年第4天补签
setbit user:1:checkin:2022  4 1
# 00001001# 签到，用户1在2022年第15天签到
setbit user:1:checkin:2022 15 1
# 0000100100000001# 统计，用户1在2022年一共签到了多少天
bitcount user:1:checkin:2022
# 3# 查询，首次签到是什么时候
bitpos user:1:checkin:2022 1
# 4

key操作

    redis中所有的数据都是通过key（键）来进行操作，这里是一些关于任何数据类型都通用的命令。

a.查找键

参数支持简单的正则表达式：keys pattern
查看所有键：keys *

例如：

# 查看名称中包含`e`的键
keys *e*
# 查看以n开头的键
keys n*
# 查看以数字结尾的键
keys *[1-9]
# 查看2022年所有用户的签到记录的key列表
keys user:*:checkin:2022

b.设置键值的过期时间

redis中可以对一切的数据进行设置有效期，不仅是string，还包括其他的四种数据类型。
语法：setex key seconds value

例如：设置键为name值为xiaoming过期时间为20秒的数据

setex name 20 xiaoming

c.查看键的有效期

语法：ttl key

• 结果是秒作为单位的整数
• -1 表示永不过期
• -2 表示当前数据已经过期，查看一个不存在的数据的有效期就是-2

d.设置key的有效期

给已有的数据重新设置有效期，redis中所有的数据都可以通过expire来设置它的有效期。
语法：expire key seconds

例如：设置一个hash数据的有效期为30秒

hset person:1 name xiaoming age 17
expire person:1  30ttl person:1
# 30

e.判断键是否存在

• 在redis中如果key没有被设置或者过期了，则key不存在。
• 可以使用exists key来判断，如果存在返回1，不存在返回0

例如：判断键title是否存在

exists title

f.查看键的数据类型

语法：type key

• none 空，当前数据不存在
• string 字符串
• hash 哈希类型
• list 列表类型
• set 无序集合
• zset 有序集合

g.查看键的值数据类型

set name xiaoming
type name
# stringsadd member_list xiaoming xiaohong xiaobai
# (integer) 3
type member_list
# sethset user_1 name xiaobai age 17 sex 1
# (integer) 3
type user_1
# hashlpush brothers zhangfei guangyu liubei xiaohei
# (integer) 4
type brothers
# listzadd achievements 61 xiaoming 62 xiaohong 83 xiaobai  78 xiaohei 87 xiaohui 99 xiaolong
# (integer) 6
type achievements
# zset

h.key重命名

改变key的名称，但是不会修改值。
语法：rename 旧的key 新的key

例如：把name重命名为username

set name xioaming
rename name username
get username

i.删除键以及键对应的值

删除key表示可以删除任意类型的数据。
语法：del key

# 删除一个key
del name# 删除多个key
del title num

j.清空所有key

慎用，一旦执行，则redis所有数据库0~15的全部key都会被清除
语法：flushall

k.select切换数据库

redis的配置文件中，默认有0~15之间的16个数据库，默认操作的就是0号数据库
语法：select <数据库ID>

# 默认处于0号库
127.0.0.1:6379> select 1
OK
# 这是在1号库
127.0.0.1:6379[1]> set name xiaoming
OK
127.0.0.1:6379[1]> select 2
OK
# 这是在2号库
127.0.0.1:6379[2]> set name xiaohei
OK

hash

1.设置指定键的单个属性

语法：hset key field value

例如：设置键 user:1的属性name为xiaoming

127.0.0.1:6379> hset user:1 name xiaoming   # user:1 没有的key会自动创建，并因为使用hset，所以是一个hash数据类型
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset user:1 name xiaohong  # user:1中重复的属性name会被修改，返回值为0，是因为没有新增属性。
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hset user:1 age 16    # user:1中没有的属性会被新增
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset user:1 sex 1 classmate 301   # hset可以一次性增加多个成员。
# 注意：在redis旧版本中，设置多成员可以使用hmset，新版本没有hmset
(integer) 2

2.获取指定键的域/属性的值

获取hash的所有成员
语法：hgetall key

例如：获取user:3的所有成员

127.0.0.1:6379> hgetall user:3
1) "name"
2) "xiaohong"
3) "age"
4) "17"
5) "sex"
6) "1"

例如：获取指定键所有的域/属性

hkeys key

例如：获取键user的所有域/属性

127.0.0.1:6379> hkeys user:1
1) "name"
2) "age"
3) "sex"
4) "classmate"127.0.0.1:6379> hkeys user:3
1) "name"
2) "age"
3) "sex"

3.删除指定键的域/属性

语法：hdel key field1 field2 ...

例如：删除键user:1的属性classmate/age，当键中的hash数据没有任何属性，则当前键会被redis删除

127.0.0.1:6379> hdel user:1 classmate age
(integer) 2

4.判断指定属性/域是否存在于当前hash中

语法：hexists key field

例如：判断user:3中是否存在age属性或classmate属性

127.0.0.1:6379> hexists user:3 age
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hexists user:3 classmate
(integer) 0

5.属性值自增自减

语法：hincrby key field number

例如：给user:3的age属性在age现有值的基础上-2

# 按指定数值自增
127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age 2
(integer) 19
127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age 2
(integer) 21# 按指定数值自减
127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age -2
(integer) 19
127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age -2
(integer) 17

6.获取hash的成员数量

语法：hlen key

例如：获取hash的成员数量

127.0.0.1:6379> hlen user:3
(integer) 3

list

    列表，有顺序的数据结构，其子成员类型为string，可以是重复的成员。

1.添加子成员

• 在左侧(上方，前面)添加一条或多条数据
  • lpush key value1 value2 ...
• 在右侧(上方，后面)添加一条或多条数据
  • rpush key value1 value2 ...
• 指定元素的左边(前免，上方)/右边（后面，下方）插入一个或多个数据
  • linsert key before 指定元素 value1 value2 ....
  • linsert key after 指定元素 value1 value2 ....

例如：从键为team:1的列表左侧添加一个或多个数据xiaoming、xiaohong、xiaohei、xiaobai

# brother这个key如果不存在，则表示新建列表
lpush team:1 xiaoming
(integer) 1# 如果brother这个key存在了，则表示给已有列表左侧添加成员
127.0.0.1:6379> lpush team:1 xiaohong
(integer) 2# lpush还支持一次性左侧添加多个成员
127.0.0.1:6379> lpush team:1 xiaohei xiaobai
(integer) 4

2.设置指定索引位置成员的值

• redis的列表也有索引，从左往右，从0开始，逐一递增，第1个元素下标为0，索引可以是负数，表示尾部开始计数，如-1表示最后1个元素。
• lset key index value

例如：修改键为team:1的列表中下标为5的元素值为xiaocao2

lset team:1 5 xiaocao2

3.删除指定成员

语法：lrem key count value

• count表示删除的数量，value表示要删除的成员。该命令默认表示将列表从左侧前count个value的元素移除
• count==0，表示删除列表所有值为value的成员
• count >0，表示删除列表左侧开始的前count个value成员
• count <0，表示删除列表右侧开始的前count个value成员

127.0.0.1:6379> rpush team:3 xiaoA xiaoB xiaoA xiaoC xiaoA xiaoB
(integer) 6127.0.0.1:6379> lrem team:3 2 xiaoA
(integer) 2
# 从左侧开始删除2个xiaoA
127.0.0.1:6379> lrange team:3 0 -1
1) "xiaoB"
2) "xiaoC"
3) "xiaoA"
4) "xiaoB"127.0.0.1:6379> del team:3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush team:3 xiaoA xiaoB xiaoA xiaoC xiaoA xiaoB
(integer) 6
# 从右侧开始删除2个xiaoA
127.0.0.1:6379> lrem team:3 -2 xiaoA
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lrange team:3 0 -1
1) "xiaoA"
2) "xiaoB"
3) "xiaoC"
4) "xiaoB"# 删除所有xiaoA
127.0.0.1:6379> del team:3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush team:3 xiaoA xiaoB xiaoA xiaoC xiaoA xiaoB
(integer) 6
127.0.0.1:6379> lrem team:3 0 xiaoA
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange team:3 0 -1
1) "xiaoB"
2) "xiaoC"
3) "xiaoB"

4.获取列表成员

根据指定的索引获取成员的值
语法：lindex key index

例如：获取team:1下标为2以及-2的成员

127.0.0.1:6379> lindex team:1 2
"xiaocao"127.0.0.1:6379> lindex team:1 -2
"xiaohong"

5.获取列表的切片

闭区间 (start, stop)
语法：lrange key start stop

# 获取列表的前三个成员
127.0.0.1:6379> lrange team:1 0 2
1) "xiaobai"
2) "xiaoshu"
3) "xiaocao"# 获取下标为2-4之间的成员
127.0.0.1:6379> lrange team:1 2 4
1) "xiaocao"
2) "xiaohua"
3) "xiaohei"# 获取列表尾部的三个成员
127.0.0.1:6379> lrange team:1 -3 -1
1) "xiaolan"
2) "xiaohong"
3) "xiaoming"# 注意，redis的列表切片取值方向是从左往右的。
127.0.0.1:6379> lrange team:1 -1 -3
(empty array)# 获取列表的全部成员
127.0.0.1:6379> lrange team:1 0 -11) "xiaobai"2) "xiaoshu"3) "xiaocao"4) "xiaohua"5) "xiaohei"6) "xiaocao2"7) "xiaohua"8) "xiaolan"9) "xiaohong"
10) "xiaoming"

6.获取列表的长度

语法：llen key

例如：获取brother列表的成员个数

127.0.0.1:6379> llen team:1
(integer) 10

set

    无序集合，特点就是去重和无序。成员也只能是string。

1.添加元素

语法：sadd key member1 member2 ...

例如：向键authors的集合中添加元素zhangsan、lisi、wangwu

sadd authors zhangsan sili wangwu

2.获取集合的所有成员

语法：smembers key

例如：获取键authors的集合中所有元素

smembers authors

3.获取集合的长度

语法：scard keys

例如：获取authors集合的长度

127.0.0.1:6379> scard authors
(integer) 3

4.随机获取一个或多个成员

当集成的所有成员都被删除或提取出来，则key会自动被redis回收。
spop key [count=1]

• count为可选参数，不填则默认1个。被提取成员会从集合中被删除掉

例如：随机获取authors集合的1个或多个成员

127.0.0.1:6379> sadd authors zhangsan sili wangwu
(integer) 3
127.0.0.1:6379> spop authors
"sili"
127.0.0.1:6379> spop authors
"wangwu"
127.0.0.1:6379> spop authors
"zhangsan"127.0.0.1:6379> sadd authors zhangsan sili wangwu
(integer) 3
127.0.0.1:6379> spop authors 2
1) "sili"
2) "zhangsan"
127.0.0.1:6379> spop authors 2
1) "wangwu"
127.0.0.1:6379> spop authors 2
(empty array)

5.删除指定元素

语法：srem key value

例如：删除键authors的集合中元素wangwu

srem authors wangwu

6.交集、差集和并集

• 交集，比较多个集合中共同存在的成员
  • sinter key1 key2 key3 ....
• 差集，比较多个集合中不同的成员，我有你（们）没有的
  • sdiff key1 key2 key3 ....
• 并集，合并所有集合的成员，并去重
  • sunion key1 key2 key3 ....

例如：商城的购物推荐，根据用户的购买的商品的相似度来进行推荐

# 基本数据
# user:1 = {1,2,3,4}
sadd user:1 1 2 3 4
# user:2 = {1,3,4,5}
sadd user:2 1 3 4 5
# user:3 = {1,3,5,6}
sadd user:3 1 3 5 6
# user:4 = {2,3,4}
sadd user:4 2 3 4# 交集
127.0.0.1:6379> sinter user:1 user:2
1) "1"
2) "3"
3) "4"
127.0.0.1:6379> sinter user:1 user:3
1) "1"
2) "3"
127.0.0.1:6379> sinter user:1 user:4
1) "2"
2) "3"
3) "4"127.0.0.1:6379> sinter user:2 user:4
1) "3"
2) "4"# 并集
127.0.0.1:6379> sunion user:1 user:2 user:4
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"# 差集
127.0.0.1:6379> sdiff user:2 user:3
1) "4"  # 此时可以给user:3推荐4127.0.0.1:6379> sdiff user:3 user:2
1) "6"  # 此时可以给user:2推荐6127.0.0.1:6379> sdiff user:1 user:3
1) "2"
2) "4"

zset

    有序集合(sortedSet)，去重并且根据score权重值(分数)对值进行排序。score从小到大或从大到小排列。有序集成的成员都是由分数+值组成的。

1.添加成员

语法：

• zadd key score1 member1
• zadd key score1 member1 score2 member2 score3 member3 ....

例如：设置榜单achievements，设置成绩和用户名作为achievements的成员

127.0.0.1:6379> zadd achievements 61 xiaoming 62 xiaohong 83 xiaobai  78 xiaohei 87 xiaohui 99 xiaolan
(integer) 6
127.0.0.1:6379> zadd achievements 85 xiaohuang 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd achievements 54 xiaoqing

2.给指定成员增加权重值（分数）

语法：

• zincrby key score member

例如：给achievements中xiaobai增加10分

127.0.0.1:6379> ZINCRBY achievements 10 xiaobai
"93

3.获取集合长度

ps：也就是成员的个数
语法：

• zcard key

例如：获取achievements的长度

zcard achievements

4.获取指定成员的权重值

语法：

• zscore key member

例如：获取指定成员的权重值

127.0.0.1:6379> zscore achievements xiaobai
"93"
127.0.0.1:6379> zscore achievements xiaohong
"62"
127.0.0.1:6379> zscore achievements xiaoming
"61"

5.获取指定成员在集合中的排名

ps:排名从0开始计算
语法：

• srank key member # score从小到大的排名
• zrevrank key member # score从大到小的排名

例如：获取achievements中xiaohei的分数排名

# 从大到小
127.0.0.1:6379> zrevrank achievements xiaohei
(integer) 4# 从小到大
127.0.0.1:6379> zrank achievements xiaohei
(integer) 3

6.获取在指定score区间的所有成员数量

语法：

• zcount key min max

例如：获取achievements从0~60分之间的人数[闭区间]

127.0.0.1:6379> zadd achievements 60 xiaolv
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd achievements 0 xiaocao
(integer) 1# 获取分数在 (0,60) 这个区间的成员
127.0.0.1:6379> zcount achievements 0 60
(integer) 3127.0.0.1:6379> zcount achievements 61 100
(integer) 7

7.获取在指定score/index区间的所有成员

语法：

• zrangebyscore key min max # 按score进行从低往高排序获取指定score区间`
• zrevrangebyscore key min max # 按score进行从高往低排序获取指定score区间`
• zrange key start stop # 按scoer进行从低往高排序获取指定索引区间`
• zrevrange key start stop # 按scoer进行从高往低排序获取指定索引区间`

例如：获取achievements中在(60,70)这个区间的数据

127.0.0.1:6379> zrangebyscore achievements 0 60
1) "xiaocao"
2) "xiaoqing"
3) "xiaolv"127.0.0.1:6379> zrangebyscore achievements 90 100
1) "xiaobai"
2) "xiaolan"

8.删除成员

语法：

• zrem key member1
• zrem key member1 member2 member3 ....

例如：从achievements中删除xiaoming的数据

zrem achievements xiaoming

9.删除指定数量的成员

语法：
zpopmin key [count] # 删除指定数量的成员，从最低score开始删除
zpopmax key [count] # 删除指定数量的成员，从最高score开始删除

# 如果不指定count，则删除一个成员，zpopmin表示从score分数最低开始删除，而zpopmax则表示从score分数最高开始删除
127.0.0.1:6379> zpopmin achievements 
1) "xiaocao"
2) "0"127.0.0.1:6379> zpopmax achievements
1) "xiaolan"
2) "99"# 从achievements中提取并删除成绩最低的2个数据
127.0.0.1:6379>  zpopmin achievements 2
1) "xiaoqing"
2) "54"
3) "xiaolv"
4) "60"# 从achievements中提取并删除成绩最高的2个数据
127.0.0.1:6379> zpopmax achievements 2
1) "xiaobai"
2) "93"
3) "xiaohui"
4) "87"

各种数据类型在开发中的常用业务场景

针对各种数据类型它们的特性，使用场景如下:

• 字符串string： 用于保存一些项目中的普通数据，只要键值对的都可以保存，例如，保存 session/jwt，定时记录状态，倒计时、验证码、防灌水答案
• 哈希hash：用于保存项目中的一些对象结构/字典数据，但是不能保存多维的字典，例如，商城的购物车，文章信息，json结构数据
• 列表list：用于保存项目中的列表数据，但是也不能保存多维的列表，例如，消息队列，秒杀系统，排队，浏览历史
• 无序集合set: 用于保存项目中的一些不能重复的数据，可以用于过滤，例如，候选人名单, 作者名单
• 有序集合zset：用于保存项目中一些不能重复，但是需要进行排序的数据, 例如：分数排行榜, 海选人排行榜，热搜排行