Redis中String类型的基本命令

一、String字符串简介

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 2-7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。

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，客户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。

二、常见命令

set

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:0(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

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

• 时间复杂度：O(1)
• 返回值：key对应的value，或者nil当key不存在。
• 示例：
  

mget

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

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对比单次mget

如图2-8 所示，使用 mget / mset 由于可以有效减少网络时间，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 2-2 所示。

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长，导致Redis阻塞。

setnx

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、SET XX 执行流程

incr

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:0(1)
• 返回值: integer类型的加完后的数值。
• 示例:

incrby

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: 0(1)
• 返回值: integer类型的加完后的数值。
• 示例:

decr

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: 0(1)
• 返回值: integer类型的减完后的数值
• 示例:

decrby

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: 0(1)
• 返回值: integer 类型的减完后的数值。
• 示例:
  

incrbyfloat

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: 0(1)
• 返回值: 加/减完后的数值。
• 示例:

append

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: 0(1).追加的字符串一般长度较短,可以视为 O(1)
• 返回值: 追加完成之后 string 的长度。
• 示例：

getrange

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的长度调整成正确的值，字符串下标从0开始。
• 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]区间的长度.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

SETRANGE

• 覆盖字符串的一部分，从指定的偏移开始。偏移量超过字符个数，填充的时候以\00填充
• 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 的长度,由于一般给的 value 比较短,通常视为 O(1).
• 返回值: 替换后的 string 的长度。
• 示例:

strlen

STRLEN

• 获取 key 对应的 string 的长度。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: 0(1)
• 返回值: string的长度。或者当 key不存在时，返回 0。
• 示例:

三、命令小结

四、字符串内部编码

字符串类型的内部编码有3种:

• int:8个字节的长整型。
• 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长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：

五、String典型使用场景

1. 缓存(Cache)功能

图 2-10 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。

图 2-10 Redis+MySQL 组成的缓存存储架构

下面的伪代码模拟了上图业务数据访问过程：

1. 业务是根据用户 uid 获取用户信息

UserInfo getUserInfo(long uid) {...
}

2. 首先从 Redis 获取用户信息，我们假设用户信息保存在 “user:info:” 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 中得到用户信息，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 404
return 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，每个用户信息，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 MySOL的访问数。

与 MVSOL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MySOL的数据库名为vs，用户表名为 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:”。如果键名过程，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🇫🇷m:5217"代替。毕竟键名过长，还是会导致Redis 的性能明显下降的。

2. 计数功能

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:用户每播放一次视频，相应的视频播放数就会自增 1。

// 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;
}

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。

3. 共享会话（Session）

如图 2-12 所示，一个分布式 Web 服务将用户的 Session 信息(例如用户登录信息)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，分布式服务会将用户的访问请求均衡到不同的服务器上，并且通常无法保证用户每次请求都会被均衡到同一台服务器上，这样当用户刷新一次访问是可能会发现需要重新登录，这个问题是用户无法容忍的。

为了解决这个问题，可以使用 Redis 将用户的 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，无论用户被均衡到哪台 Web 服务器上，都集中从Redis 中查询、更新 Session 信息。

4. 手机验证码

很多应用出于安全考虑，会在每次进行登录时，让用户输入手机号并且配合给手机发送验证码，然后让用户再次输入收到的验证码并进行验证，从而确定是否是用户本人。为了短信接口不会频繁访问，会限制用户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。

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 nxif (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 keyif (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;}
}