第三章 Redis常用命令
学习目标
1 什么是Redis的五大数据类型
redis的存储时 key-value形式的,这里的五大类型指的是 value的五种数据类型
2 相关命令
1 如何对键进行一些操作
2 String类型的value值如何进行操作
3 List 类型的value如何进行操作
4 Set类型的value如何进行操作
5 Hash类型的value如何进行操作
6 Zset类型的value如何进行操作
3redis常见数据类型操作命令的帮助文档
http://www.redis.cn/commands.html
第一节 key操作的相关命令
| 语法 | 功能 |
|---|---|
| keys * | 查看当前库所有key (匹配：keys *1) |
| exists key | 判断某个key是否存在 |
| type key | 查看你的key是什么类型 |
| del key | 删除指定的key数据 |
| unlink key | 非阻塞删除,仅将keys从keyspace元数据中删除，真正的删除会在后续异步操作 |
| expire key 10 | 10秒钟：为给定的key设置过期时间 |
| ttl key | 查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期 |
| select | 命令切换数据库 |
| dbsize | 查看当前数据库的key的数量 |
| flushdb | 清空当前库 |
| flushall | 清空全部库 |
第二节 字符串类型(String)
2.1 简介
1 String是Redis最基本的类型，你可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value。
2 String类型是二进制安全的。意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。
3 String类型是Redis最基本的数据类型，一个Redis中字符串value最多可以是512M
2.2 常用命令
| 语法 | 解释 |
|---|---|
| set <key><value> | 添加键值对 |
| NX：当数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库 | |
| XX：当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥 | |
| EX：key的超时秒数 | |
| PX：key的超时毫秒数，与EX互斥 | |
| get <key> | 查询对应键值 |
| append <key><value> | 将给定的<value> 追加到原值的末尾 |
| strlen <key> | 获得值的长度 |
| setnx <key><value> | 只有在 key 不存在时 设置 key 的值 |
| incr <key> | 将 key 中储存的数字值增1,只能对数字值操作，如果为空，新增值为1 |
| decr <key> | 将 key 中储存的数字值减1,只能对数字值操作，如果为空，新增值为-1 |
| incrby / decrby <key><步长> | 将 key 中储存的数字值增减。自定义步长 |
| mset <key1><value1><key2><value2> … | 同时设置一个或多个 key-value对 |
| mget <key1><key2><key3> … | 同时获取一个或多个 value |
| msetnx <key1><value1><key2><value2> … | 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。有一个失败则都失败(原子性) |
| getrange <key><起始位置><结束位置> | 获得值的范围，类似java中的substring，前包，后包 |
| setrange <key><起始位置><value> | 用 <value> 覆写<key>所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始)。 |
| setex <key> <过期时间> <value> | 设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。 |
| getset <key><value> | 以新换旧，设置了新值同时获得旧值。 |
redis指令运行的原子性
- 所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。
- （1）在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。
- （2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。
- （3）Redis单命令的原子性主要得益于的单线程。
问题 JAVA中的 i++ 是否具有原子性
- 2个线程同时执行如下for循环时,i值的范围是 2-200
int i =10; for (int j =1;j<-100;j++){ i++; }
2.3 数据结构
String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于Java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.
如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。
第三节 Redis 列表(List)
3.1 简介
单键多值, 一个键下的value是一个List.Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。
3.2 常用命令
| 语法 | 功能 |
|---|---|
| lpush/rpush <key><value1><value2><value3> … | 从左边/右边插入一个或多个值。 |
| lpop/rpop <key> | 从左边/右边吐出一个值。值在键在，值光键亡。 |
| rpoplpush <key1><key2> | 从<key1>列表右边吐出一个值，插到<key2>列表左边 |
| lrange <key><start><stop> | 按照索引下标获得元素(从左到右) |
| lrange mylist 0 -1 | 0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有） |
| lindex <key><index> | 按照索引下标获得元素(从左到右) |
| llen <key> | 获得列表长度 |
| linsert <key> before <value><newvalue> | 在<value>的前面插入<newvalue>插入值 |
| linsert <key> after <value><newvalue> | 在<value>的后面插入<newvalue>插入值 |
| lrem <key><n><value> | 从左边删除n个value(从左到右) |
| lset<key><index><value> | 将列表key下标为index的值替换成value |
3.3 数据结构
List的数据结构为快速链表quickList。首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，也即是压缩列表。它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。当数据量比较多的时候才会改成quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据，结构上还需要两个额外的指针prev和next。
Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。
第四节Redis 集合(Set)
4.1 简介
Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。
Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。一个算法，随着数据的增加，执行时间的长短，如果是O(1)，数据增加，查找数据的时间不变
4.2 常用命令
| 语法 | 功能 |
|---|---|
| sadd <key><value1><value2> … | 将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略 |
| smembers <key> | 取出该集合的所有值。 |
| sismember <key><value> | 判断集合<key>是否为含有该<value>值，有1，没有0 |
| scard<key> | 返回该集合的元素个数。 |
| srem <key><value1><value2> … | 删除集合中的某个元素。 |
| spop <key> | 随机从该集合中吐出一个值 |
| spop <key><N> | 随机从该集合中吐出N个值。 |
| srandmember <key><n> | 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。 |
| smove <source><destination><value> | 把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合 |
| sinter <key1><key2> | 返回两个集合的交集元素。 |
| sunion <key1><key2> | 返回两个集合的并集元素。 |
| sdiff <key1><key2> | 返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的) |
4.2 数据结构
Set数据结构是dict字典，字典是用哈希表实现的。Java中HashSet的内部实现使用的是HashMap，只不过所有的value都指向同一个对象。Redis的set结构也是一样，它的内部也使用hash结构，所有的value都指向同一个内部值。
第五节 Redis 哈希(Hash)
5.1 简介
Redis hash 是一个键值对集合。Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。类似Java里面的Map<String,Object>用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息
-
方式1 单key+序列化 .问题:每次修改用户的某个属性需要，先反序列化改好后再序列化回去。开销较大。
-
方式2 多key-value .问题:用户ID数据冗余
-
方式3 单key + 多(field+value)
通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题
5.2 常用命令
| 语法 | 功能 |
|---|---|
| hset <key><field><value> | 给<key>集合中的 <field>键赋值<value> |
| hget <key1><field> | 从<key1>集合<field>取出 value |
| hmset <key1><field1><value1><field2><value2>… | 批量设置hash的值 |
| hexists<key1><field> | 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。 |
| hkeys <key> | 列出该hash集合的所有field |
| hvals <key> | 列出该hash集合的所有value |
| hincrby <key><field><increment> | 为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1 |
| hsetnx <key><field><value> | 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在 . |
5.3 数据结构
Hash类型对应的数据结构是两种：ziplist（压缩列表），hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。
第六节 Redis 有序集合Zset
6.1 简介
Redis有序集合zset与普通集合set非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分（score）,这个评分（score）被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复了 。因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素。访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。
6.2 常用命令
| 语法 | 功能 |
|---|---|
| zadd <key><score1><value1><score2><value2>… | 将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。 |
| zrange<key><start><stop> [WITHSCORES] | 升序返回有序集 key 中，下标在<start><stop>之间的元素,0代表第一个元素索引,-1代表最后一个元素索引.带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。 |
| zrevrange <key><start><stop> [WITHSCORES] | 降序返回有序集 key 中，下标在<start><stop>之间的元素,0代表第一个元素索引,-1代表最后一个元素索引.带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集 |
| zrangebyscore <key> <min> <max> [withscores] [limit offset count] | 返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。 |
| zrevrangebyscore <key> <max> <min> [withscores] [limit offset count] | 同上，改为从大到小排列。 |
| zincrby <key><increment><value> | 为元素的score加上增量 |
| zrem <key><value> | 删除该集合下，指定值的元素 |
| zcount <key><min><max> | 统计该集合，分数区间内的元素个数 |
| zrank <key><value> | 返回该值在集合中的排名，从0开始。 |
案例：如何利用zset实现一个文章访问量的排行榜？
6.3 数据结构
SortedSet(zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。
zset底层使用了两个数据结构
- （1）hash，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。
- （2）跳跃表，跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表。
6.4 什么是跳跃表
1、简介
有序集合在生活中比较常见，例如根据成绩对学生排名，根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现，可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、删除；平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂；链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树，实现远比红黑树简单。
2、实例
对比有序链表和跳跃表，从链表中查询出51
（1） 有序链表
要查找值为51的元素，需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。
（2） 跳跃表
从第2层开始，1节点比51节点小，向后比较。
21节点比51节点小，继续向后比较，后面就是NULL了，所以从21节点向下到第1层
在第1层，41节点比51节点小，继续向后，61节点比51节点大，所以从41向下
在第0层，51节点为要查找的节点，节点被找到，共查找4次。
从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高
第七节 Redis的发布和订阅
7.1 什么是发布订阅
Redis 发布订阅 (pub/sub) 是一种消息通信模式：发送者 (pub) 发送消息，订阅者 (sub) 接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。
7.2 Redis的发布和订阅
1 客户端可以订阅频道,如下图
2 当给这个频道发布消息后，消息就会发送给订阅的客户端
7.3 发布订阅模式实现
打开一个客户端,订阅channel1
SUBSCRIBE channel1
打开另一个客户端 ,给channel1发布消息
publish channel1 hello
回到第一个客户端,查看订阅信息
注：发布的消息没有持久化，如果在订阅的客户端收不到hello，只能收到订阅后发布的消息