Redis 数据类型

1. 实验介绍

1.1 实验内容

在本节内容中，我们将介绍 Redis 的数据类型，及其一些相关的命令使用。而对于单独的键 key 的操作，将在学习数据类型的时候了解到相关的内容，不会单独提出。

Redis 不仅是一个 key-value 的存储系统，也是一款数据结构服务器（data structure server）。Redis 的键值可以包括字符串（strings）类型，同时它还包括哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）和有序集合（sorted sets）等数据类型。

1.2 实验知识点

Redis 数据类型
string
list
hash
sets
sorted sets

2. string

字符串是一种最基本的 Redis 值类型。Redis 字符串是二进制安全的，这意味着一个 Redis 字符串能包含任意类型的数据，例如：一张 JPEG 格式的图片或者一个序列化的 Ruby 对象。一个字符串类型的值最多能存储 512M 字节的内容。

字符串是 Redis 中最基本的数据类型。对于字符串而言，设置及获取一个 key 的值的语法格式为：

SET key value
GET key

对于上述语法中的 SET 和 GET 来说，也是不区分大小写的，在后面的内容中，将不再说明。

首先，我们打开 redis-cli ，SET 的语法格式如下：

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

对于 SET 来说，该命令就是将键 key 设定为指定的字符串值 value，而如果 key 已经保存了一个值，该操作会直接覆盖原来的值，并且忽略原始的数据类型。如下所示：

127.0.0.1:6379> SET shiyanlou001 001
OK
127.0.0.1:6379> GET shiyanlou001
"001"

对应 SET 的是 GET，使用 GET key，获得 key 的值。

我们可以使用下列语法查看键的存储类型：

TYPE key

如下所示，显示为 string:

127.0.0.1:6379> TYPE shiyanlou001
string

在上面的 SET 命令中，还有三个可选项，代表的意思如下：

EX 设置键的过期时间，单位为秒
PX 设置键的过期时间，单位为毫秒
NX 在不存在该键的时候，才会设置值
XX 只有该键存在的时候，才会设置值

过期时间是指 key 的有效时间或者说是生存时间，从设定开始，超过该时间后，key 就会自动删除。对于上述的可选项来说，在 redis-cli 中都有对应的命令，例如 SETNX,SETEX 等，但是 SET 也可以实现同样的功能，这里我们不再描述。

如下示例，我们设置一个有过期时间的键：

127.0.0.1:6379> SET test_key test_value EX 30
OK
127.0.0.1:6379> GET test_key
"test_value"

即在 30 秒后，test_key 将会失效，对于查看键的过期时间，我们可以使用如下语法：

TTL key

如下所示，查看 test_key 的过期时间（由于操作时间的不同，看到的值可能不同，这里我们显示的是还有 12 秒过期）：

127.0.0.1:6379> TTL test_key
(integer) 12

关于 TTL ，如果是未设置过期时间，返回 -1，代表没有过期时间，-2 则代表该键已过期或者不存在。

# 等过了 30 秒以后再执行就会返回已过期
127.0.0.1:6379> TTL test_key
(integer) -2

# shiyanlou001 未设置就返回 -1
127.0.0.1:6379> TTL shiyanlou001
(integer) -1

对于字符串而言，还有一些其它的常用命令，简单列举如下：

# 使用 MSET 设置多个键的值
MSET key value [key value ...]

# 使用 MGET 获取多个键的值，对于不存在的键会返回特殊值 nil
MGET key [key ...]

# 使用 STRLEN 获取指定键的长度
STRLEN key

# 使用 DECR 将整数减 1
DECR key

# 使用 INCR 将整数加 1
INCR key

# 使用 DECRBY 将整数减去指定的值
DECRBY key decrement

# 使用 INCRBY 将整数加上指定的值
INCRBY key increment

# 使用 APPEND 追加一个值
APPEND key value

如下简单示例：

127.0.0.1:6379> MSET shiyanlou002 002 shiyanlou003 003 shiyanlou004 4
OK

127.0.0.1:6379> MGET shiyanlou001 shiyanlou002 shiyanlou003 shiyanlou004
1) "001"
2) "002"
3) "003"
4) "4"

127.0.0.1:6379> STRLEN shiyanlou001
(integer) 3
127.0.0.1:6379> STRLEN shiyanlou004
(integer) 1
127.0.0.1:6379> DECR shiyanlou004
(integer) 3
127.0.0.1:6379> GET shiyanlou004
"3"

127.0.0.1:6379> INCR shiyanlou004
(integer) 4
127.0.0.1:6379> GET shiyanlou004
"4"

127.0.0.1:6379> DECRBY shiyanlou004 2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> GET shiyanlou004
"2"

127.0.0.1:6379> INCRBY shiyanlou004 10
(integer) 12
127.0.0.1:6379> GET shiyanlou004
"12"

127.0.0.1:6379> APPEND shiyanlou001 append_test
(integer) 14
127.0.0.1:6379> GET shiyanlou001
"001append_test"

3. 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），LPUSH 命令插入一个新元素到列表头部，而RPUSH 命令插入一个新元素到列表的尾部。如果 key 不存在，将会在执行插入操作前创建一个空列表；如果 key 已存在，且对应的值不是一个列表，会返回一个错误，这一点与字符串不同。相似的，如果一个列表操作清空一个列表那么对应的 key 将被从 key 空间删除。这是非常方便的语义，因为如果使用一个不存在的 key 作为参数，所有的列表命令都会像在对一个空表操作一样。

首先，我们先尝试查看并删除上面的内容中创建的键。查找所有匹配给定的模式的键使用如下语句：

KEYS pattern

pattern 代表的是给定模式（正则表达式）。相关的内容在前面几周的学习中，已经讲述了很多次，这里只会涉及到一些通用的内容。

例如，查看所有的键：

127.0.0.1:6379> keys *
1) "shiyanlou001"
2) "shiyanlou004"
3) "shiyanlou003"
4) "shiyanlou002"

删除指定的一个或多个键使用如下语句：

DEL key [key...]

除了删除之外，我们也可以将一个键重命名，使用如下语句：

RENAME key newkey

如下示例，删除刚刚所有创建的键：

127.0.0.1:6379> DEL shiyanlou001 shiyanlou002 shiyanlou003 shiyanlou004
(integer) 4
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)

对于一个列表而言，我们可以从列表的左边或者右边，即头部或者尾部插入元素。分别使用 LPUSH 和 RPUSH 命令：

LPUSH key value [value ...]
RPUSH key value [value ...]

从列表中获取元素时使用 LRANGE。start 和 stop 为指定范围，列表中的第一个元素下标为 0。也可以为负数，例如 -2 为倒数第二个元素。

LRANGE key start stop

在获取元素之前，我们还需要获取列表的长度，使用 LLEN

LLEN key

如下的简单示例，分别使用上面介绍的关于列表的操作：

127.0.0.1:6379> KEYS *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> LPUSH shiyanlou001 a b c d
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LLEN shiyanlou001
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LRANGE shiyanlou001 0 3
1) "d"
2) "c"
3) "b"
4) "a"
127.0.0.1:6379> RPUSH shiyanlou001 e f g h
(integer) 8
127.0.0.1:6379> LLEN shiyanlou001
(integer) 8
127.0.0.1:6379> LRANGE shiyanlou001 0 7
1) "d"
2) "c"
3) "b"
4) "a"
5) "e"
6) "f"
7) "g"
8) "h"
127.0.0.1:6379> LRANGE shiyanlou001 0 -4
1) "d"
2) "c"
3) "b"
4) "a"
5) "e"
127.0.0.1:6379>

对于上述的插入操作，如果列表不存在，会创建一个列表。

而只针对插入操作，在列表不存在时，什么操作也不执行的命令，如下：

LPUSHX key value
RPUSHX key value

如下所示:

127.0.0.1:6379> LPUSHX shiyanlou001 1
(integer) 9
127.0.0.1:6379> LPUSHX shiyanlou002 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> RPUSHX shiyanlou002 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> KEYS *
1) "shiyanlou001"
127.0.0.1:6379>

移除列表中的元素可以使用 LPOP 和 RPOP

LPOP key
RPOP key

如下所示：

127.0.0.1:6379> LLEN shiyanlou001
(integer) 9
127.0.0.1:6379> LRANGE shiyanlou001 0 8
1) "1"
2) "d"
3) "c"
4) "b"
5) "a"
6) "e"
7) "f"
8) "g"
9) "h"
127.0.0.1:6379> LPOP shiyanlou001
"1"
127.0.0.1:6379> LLEN shiyanlou001
(integer) 8

除了这些常用的操作之外，还有很多其它的命令，这里就不一一列举了。

Redis 字符串和列表类型操作视频：

4. hash

Redis Hashes 是字符串字段和字符串值之间的映射，因此他们是展现对象的完美数据类型。一个带有一些字段的 hash 仅仅需要一块很小的空间存储，因此你可以存储数以百万计的对象在一个小的 Redis 实例中。哈希主要用来表现对象，但也能够存储许多元素，因此可以将哈希用于许多其他的任务。一个 hash 最多可以包含 2^32-1 个 key-value 键值对，但这已经超过 40 亿了。

对于设置和获取 hash 字段和值的语法如下：

HSET key field value
HGET key field value

首先，我们删除 shiyanlou001 的列表，然后设置 hash 集 shiyanlou001 的字段，并获取值。

127.0.0.1:6379> DEL shiyanlou001
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET shiyanlou001 username aiden
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGET shiyanlou001 username
"aiden"

使用 HSET 设置字段的值时，如果指定的 key 即哈希集不存在，则会创建一个新的哈希集并与 key 关联。

对于多个字段值的设置和获取可以使用如下语句：

HMSET key field value [field value]
HMGET key field [field ...]

简单示例：

127.0.0.1:6379> HMSET shiyanlou001 age 30 sex man company shiyanlou
OK
127.0.0.1:6379> HMGET shiyanlou001 username age sex company
1) "aiden"
2) "30"
3) "man"
4) "shiyanlou"

以及一些其它的命令：

# 获取所有字段
HKEYS key

# 获取所有的值
HVALS key

# 获取所有的字段和值
HGETALL key

# 获取所有字段的数量
HLEN key

# 删除一个或者多个字段
HDEL key field [field ...]

# 判断字段是否存在于 Hash 中
HEXISTS key field

Redis Hash 操作视频：

5. set

Redis 集合（Set）是一个无序的字符串集合。你可以以 O(1) 的时间复杂度 (无论集合中有多少元素时间复杂度都是常量)完成添加，删除，以及测试元素是否存在。Redis 集合拥有不允许包含相同成员的属性，多次添加相同的元素，最终在集合里也只会有一个元素。实际上这些意味着在添加元素的时候无须检测元素是否存在。

Redis 集合有许多非常有趣的事情，比如：支持一些服务端的命令从现有的集合出发去进行集合运算，因此就可以在非常短的时间内进行合并（unions），求交集（intersections），找出不同的元素（differences of sets）。

这里我们讲述集合的有关操作。首先是，添加一个或多个元素到集合中，以及获取集合中的所有元素。语法格式如下：

SADD key member [member ...]
SMEMBERS key

这里的 member 代表的是集合中的元素，也称成员，如下示例：

127.0.0.1:6379> SADD shiyanlou002 a b 1 2
(integer) 4
127.0.0.1:6379> SMEMBERS shiyanlou002
1) "2"
2) "1"
3) "b"
4) "a"

以及一些常见的其它操作，简单列举：

# 获取集合中元素的数量
SCARD key

# 从集合中随机删除一个或多个元素
SPOP key [count]

# 从集合中删除指定的一个或者多个元素
SREM key member [member ...]

# 判断一个给定的值是该集合的成员，如果是就返回 1 ，否就返回 0 。
SISMEMBER key member

简单示例：

127.0.0.1:6379> SCARD shiyanlou002
(integer) 4
127.0.0.1:6379> SPOP shiyanlou002 2
1) "b"
2) "1"
127.0.0.1:6379> SMEMBERS shiyanlou002
1) "2"
2) "a"
127.0.0.1:6379> SREM shiyanlou002 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS shiyanlou002
1) "a"
127.0.0.1:6379> SISMEMBER shiyanlou002 a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SISMEMBER shiyanlou002 b
(integer) 0

Redis Set 操作视频：

6. sorted set

Redis 有序集合与普通集合非常相似，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一个成员都关联了一个评分，这个评分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。使用有序集合可以以非常快的速度（O(log(N))）添加，删除和更新元素。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。

在有序集合中，你可以很快捷的访问一切你需要的东西：有序的元素，快速的存在性测试，快速访问集合的中间元素！简而言之使用有序集合你可以完成许多对性能有极端要求的任务，而那些任务使用其他类型的数据库真的是很难完成的。

经过上面的学习我们会发现，对于 Redis 中各种数据类型相关的操作命令，都有一定的规律。所以这里我们只是简单列举命令并示例。

给有序集合添加成员，指定：分数/成员（score/member)。如果成员已经存在，则会更新 score 并更改排序位置。 Redis 使用的 score 为双精度 64 位的浮点数。

ZADD key NX|XX [INCR] score member [score member ...]

在 REDIS 3.x 之后的版本中支持一些参数，分别如下所示：

NX: 不更新存在的元素，只添加新成员。
XX: 仅更新存在的元素
CH: 修改返回值为发生变化的成员总数，原始是返回新添加成员的总数 (CH 是 changed 的意思)。更改的元素是新添加的成员，已经存在的成员更新分数。所以在命令中指定的成员有相同的分数将不被计算在内。注：在通常情况下，ZADD 返回值只计算新添加成员的数量。
INCR: 当 ZADD 指定这个选项时，成员的操作就等同 ZINCRBY 命令，对成员的分数进行递增操作。

除此之外，一些其它的常用命令

# 获得成员数量
ZCARD key

# 根据 Index 获得指定的成员列表
ZRANGE key start stop

# 确定成员的索引
ZRANK key member

# 删除一个或者多个成员
ZREM key member [member ...]

# 获取一个成员的分数（score）
ZSCORE key member

使用示例如下：

# 添加有序集的分数/成员
127.0.0.1:6379> ZADD shiyanlou003 NX 1 a 2 b 3 c
(integer) 3

# 获取成员数量
127.0.0.1:6379> ZCARD shiyanlou003
(integer) 3

# 根据 Index 获得指定的成员列表
127.0.0.1:6379> ZRANGE shiyanlou003 0 2
1) "a"
2) "b"
3) "c"

# 确定成员 b 的索引
127.0.0.1:6379> ZRANK shiyanlou003 b
(integer) 1

# 获取成员的分数
127.0.0.1:6379> ZSCORE shiyanlou003 b
"2"

# 删除多个成员
127.0.0.1:6379> ZREM shiyanlou003 a b
(integer) 2

# 获取成员数量
127.0.0.1:6379> ZCARD shiyanlou003
(integer) 1

# 根据 Index 获得指定的成员列表
127.0.0.1:6379> ZRANGE shiyanlou003 0 1
1) "c"

7. 总结

通过本节实验的学习，认识到了 Redis 的相关数据类型以及各个数据类型的基本操作。

strings
list
hash
sets
sort sets

Redis 数据类型

Redis 数据类型

1. 实验介绍

1.1 实验内容

1.2 实验知识点

2. string

3. list

4. hash

5. set

6. sorted set

7. 总结

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