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An introduction to Redis data types and abstractions

在线Tutorial: Try Redis

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Redis命令参考(中文)

官方手册command reference

Redis: The name Redis means REmote DIctionary Server.
Redis是一个Key-Value存储系统，一个data structures server。与传统的存储字符串key和字符串value的存储系统相比，Redis的value提供丰富多彩的数据结构。

• Binary-safe strings
• Lists：基于链表的字符串按插入顺序集合
• Sets：无序、不重复的字符串集合
• Sorted Sets：类似于字符串，但每个字符串元素都给出了一个浮点值，称为score。按照所有元素 score 因此，可以使用值排序 ZRANGE 命令以index获取元素
• Hashes：其 value 存储由键值组成的映射。键值对是字符串，类似于Ruby和Python中的hashes
• Bit arrays（or simply bitmaps）：字符串值通过特殊指令视为特殊指令bits可以设置和清楚单个数组结果bits，计算所有bits为1的找到第一个1或0的位置bit等等
• HyperLogLogs：数据结构(作者个人看法)是一个非常轻量级的计算不重复元素的数据结构
• Streams：见Introduction to Redis Streams

这篇文章只是常见的Redis总结数据类型和命令，更详细的命令可以查看官方手册command reference

Redis存储系统的顶层Key，注意与Redis在数据类型中Hash部分的key区分Hash不难知道运算和散列表的知识。Key用于运算Redis的value存储位置。
关于Redis Keys一些特点和规则：

• 二进制安全意味着你可以把二进制序列作为一个key，从字符串 “foo” 到JPEG文件都可以。空字符串也是有效的key
• 从内存、带宽和效率的角度来看，过长key不是个好主意
• 太短的key也不是个好主意。 “u1000flw” 可读性明显低于 “user:1000:followers应该在那里key在长度上寻找平衡
• 最好固定一个key模板。合理使用多个字段: . -等待字符提升key可读性 “object-type:id"这种模式对应"user:1000” 。多单词字段可以写作 “comment:1000:reply.to” 或者 “comment:1000:reply-to”
• key最大允许大小为512MB

有几种与特定类型无关的对key操作命令。

/** * EXISTS：returns 1 or 0 to signal if a given key exists or not in the database * DEL：deletes a key and associated value, whatever the value is. * returns 1 or 0 depending on whether the key was removed(it existed) or not(there was no such key with that name). */ 127.0.0.1:6379> SET mykey hello OK 127.0.0.1:6379> EXISTS mykey (integer) 1 127.0.0.1:6379> DEL mykey (integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS mykey
(integer) 0

/** * TYPE: returns the kind of value stored at the specified key. */
127.0.0.1:6379> SET mykey x
OK
127.0.0.1:6379> TYPE mykey
string
127.0.0.1:6379> DEL mykey
(integer) 1
127.0.0.1:6379> TYPE mykey
none

更多与key space相关的指令参考command reference

在介绍更复杂的数据结构之前，有必要介绍一下另一个与具体类型无关的指令，Redis expires。你可以通过expire指令来给key设定一个寿命，在寿命倒数完毕后相应的key将被销毁，就像执行了DEL指令一样。

• 寿命能以秒和毫秒做单位
• 到期时间分辨率总是1毫秒
• 有关过期的信息被复制并保留在磁盘上，当您的Redis服务器停止时，时间实际上已经过去了（这意味着Redis保存key到期的时间）[参考资料硬翻译，本句笔者并没有理解，有知道的欢迎评论区指出]

/** * EXPIRE: set a timeout for a key, which is a limited time to live. */
127.0.0.1:6379> SET key somevalue
OK
127.0.0.1:6379> EXPIRE key 10 /* 10秒后key将被销毁 */
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GET key /* 立即执行GET，还能获取到值 */
"somevalue"
127.0.0.1:6379> GET key /* 10秒之后GET，返回nil，nil有(无、不存在的)之意 */
(nil)

/** * TTL: Time To Live. Check the remaining time for the key. * 当key不存在时，返回-2； * 当key存在但没有设置生存时间时，返回-1； * 否则，以秒为单位，返回key的剩余生存时间 */
127.0.0.1:6379> SET key somevalue ex 10 /* create keys with expires using SET options */
OK
127.0.0.1:6379> TTL key
(integer) 5
127.0.0.1:6379> TTL key
(integer) 1
127.0.0.1:6379> TTL key
(integer) -2

/** * PERSIST: remove the expire and make the key persist forever */
127.0.0.1:6379> SET key somevalue ex 20
OK
127.0.0.1:6379> TTL key
(integer) 18
127.0.0.1:6379> PERSIST key
(integer) 1
127.0.0.1:6379> TTL key
(integer) -1

Redis Key所能对应的最简单的value。初学者最先接触的Redis数据类型。这种情况下，我们是把string类型的key映射到string类型的value。string类型有多种用法，比如可以用来缓存HTML网页。
说明：本文档所有redis命令通过redis-cli工具展示。127.0.0.1是本机ip，6379是redis-server的默认端口。markdown文档内代码块使用的js风格。所以部分代码高亮可能并不合适。

127.0.0.1:6379> SET mykey somevalue
OK
127.0.0.1:6379> GET mykey
"somevalue"

使用SET和GET命令可以存取string value。SET其实是赋值操作，意味着如果对应的key已经有了value，那么后续针对该key的SET操作将覆盖原先的值。

value可以是string（包括binary data）的各种形式，你甚至可以把jpeg image当作一个value，但是一个value的大小不能超过512MB。

SET命令可以添加附加参数，比如我可以让key只在没有值的时候才赋值成功，我可以使用以下命令：

/** * NX -- Only set the key if it does not already exist. * XX -- Only set the key if it already exist. */
127.0.0.1:6379> SET mykey somevalue
OK
127.0.0.1:6379> SET mykey newval NX /* 只在key没有初始值的时候赋值 */
(nil)
127.0.0.1:6379> GET mykey
"somevalue"
127.0.0.1:6379> SET mykey newval XX /* 只在key有初始值的时候赋值 */
OK
127.0.0.1:6379> GET mykey
"newval"

number型表现形式的string在redis中可以直接进行原子性的增减操作，比如：

127.0.0.1:6379> INCR num
(integer) 101
127.0.0.1:6379> INCR num
(integer) 102
127.0.0.1:6379> INCRBY num 50
(integer) 152

INCR命令把string value转化成integer，加一，然后把新值赋值给value。与之类似的指令还有INCRBY、DECR和DECRBY。

原子性意味着什么呢？当多个客户端同时读取同一个string value时，进行加减操作，结果永远不会并发出错。比如客户端1读取“10”，客户端2读取“10”，客户端1+1，客户端2加1，结果永远是“12”。

Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行，要么失败完全不执行。单个操作是原子性的，多个操作也支持事务进行原子性包装，通过MULTI和EXEC指令包起来。

Redis支持单挑指令进行多个SET和GET操作，此种做法有助于减少延迟。

127.0.0.1:6379> MSET a 10 b 20 c 30
OK
127.0.0.1:6379> MGET a b c /* When MGET is userd, return an array of values */
1) "10"
2) "20"
3) "30"
127.0.0.1:6379> GET a
"10"
127.0.0.1:6379> GET b
"20"
127.0.0.1:6379> GET c
"30"

List在各种编程语言和信息技术中都有，不同的编程语言语境表达的意思稍有差异，比如“Python Lists”指的是Arrays，但不管底层实现用的什么，其本质思想就是一个线性表。存储的元素按序排列，对于Arrays是使用数据的物理顺序表达逻辑顺序，而Linked List则是用一个指向下一个元素的指针表示逻辑顺序。

Redis Lists的底层实现是Linked Lists。这意味着即使有上百万的元素，在对Lists头部和尾部添加元素时耗费的都是常数时间。

缺点是通过indes访问元素时比用Array实现时要慢许多。

Redis使用Linked Lists实现的一个原因是对于数据库而言，插入元素是一个很常见和重要而且很在乎效率的操作，而且对于Redis而言，固定长度的index访问能在常量时间内完成。

当需要快速访问到集合中间位置时，Redis提供了另一个结构Sorted Sets供用户使用。

/** * RPUSH：adds a new element into a list, on the right(at the tail) * LPUSH：adds a new element into a list, on the left(at the head) */
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist A
(integer) 1
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist B
(integer) 2
127.0.0.1:6379> LPUSH mylist first
(integer) 3

/** * Both LPUSH and RPUSH commands are variadic commands, meaning that you are free to push multiple elements into a list in a single call. */
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist 1 2 3 4 5 "foo bar" /* foo bar 是计算机科学中常用的占位符和伪变量，并无实际意义 */
(integer) 9
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1
1) "first"
2) "A"
3) "B"
4) "1"
5) "2"
6) "3"
7) "4"
8) "5"
9) "foo bar"

维基百科: foo bar

/** * LRANGE: extracts ranges of elements from lists, L means this range for list. * Takes two indexs, the first and the last element of the range to return. * Both the indexes can be negative, telling Redis to start counting from the end. * so -1 is ths last element, -2 is the penultimate element of the list, and so forth. */
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1 /* */
1) "first"
2) "A"
3) "B"

注意：虽然LRANGE从技术上讲是一个O(N)命令，但访问列表头部或尾部的小范围是一个恒定时间操作。

/** * RPOP && LPOP: Popping elements is the operation of both retrieving the element from the list and eliminating it from the list at the same time. * RPOP: pop elements from right * LPOP: pop elements from left * Returns: nil if the list is empty */
127.0.0.1:6379> RPUSH list a b c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> RPOP list
"c"
127.0.0.1:6379> LPOP list
"a"
127.0.0.1:6379> RPOP list
"b"
127.0.0.1:6379> RPOP list
(nil)

Lists可以用于许多任务

• 记住用户在社交网络上发布的最新更新
• 进程之间的通信，使用消费者-生产者模式，其中生产者将项目推送到列表中，消费者（通常是工人）消耗这些项目并执行操作。Redis有特殊的列表命令，使这个用例更可靠、更高效。

例如，流行的Ruby库reque和sidekiq都使用引擎盖下的Redis Lists来实现后台作业。

流行的Twitter社交网络将用户发布的最新推文纳入Redis Lists。

这里逐步描述一下更常见的情况，请想象您的主页显示照片共享社交网络中发布的最新照片，并希望加快访问速度。

每次用户发布新照片时，我们都会将其ID添加到LPUSH列表中。

当用户访问主页时，我们使用LRANGE 0 9来获取最新的10个发布项目。

在许多用例中，我们只想使用Lists来存储最新项目，无论它们是什么：社交网络更新、日志或其他任何内容。

Redis允许我们使用列表作为带上限的集合，仅记住最新的N个项目，并使用LTRIM命令丢弃所有最古老的项目。

LTRIM命令类似于LRANGE，但它没有显示指定的元素范围，而是将这个范围设置为新的列表值。删除给定范围以外的所有元素。

/** * LTRIM: similar to LRANGE, but instead of displaying the specified range of elements it sets this range as the new list value. All the elements outside the given range are removed. */
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LTRIM mylist 0 2
OK
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1
1) "1"
2) "2"
3) "3"

这允许一个非常简单但有用的模式：一起做列表推送操作+列表修剪操作，以添加新元素并丢弃超过限制的元素：

LPUSH mylist <some element>
LTRIM mylist 0 999

上述组合添加了一个新元素，仅将1000个最新元素放入列表中。使用LRANGE，您可以访问顶级项目，而无需记住非常旧的数据。

列表具有特殊功能，使其适合实现队列，通常作为进程间通信系统的基石：阻塞操作。

想象一下，您想通过一个进程将项目推送到列表中，并使用不同的进程来实际使用这些项目进行某种工作。这是常见的生产者/消费者设置，可以通过以下简单方式实现：

• 要将项目推入列表中，生产商调用LPUSH。
• 要从列表中提取/处理项目，消费者调用RPOP。

然而，有时列表可能是空的，没有什么需要处理的，所以RPOP只是返回NULL。在这种情况下，消费者被迫等待一段时间，然后使用RPOP再次重试。这被称为轮询，在这种情况下不是一个好主意，因为它有几个缺点：

1. 强迫Redis和客户端处理无用的命令（列表为空时的所有请求将无法完成实际工作，他们只会返回NULL）。
2. 增加了项目处理的延迟，因为工人收到NULL后，它会等待一段时间。为了减少延迟，我们可以在调用RPOP之间减少等待，从而放大问题1，即对Redis的更多无用调用。

因此，Redis实现了名为BRPOP和BLPOP的命令，这些命令是RPOP和LPOP的版本，如果列表为空，则可以阻止：它们只有在向列表中添加新元素或达到用户指定的超时时，它们才会返回给调用方。

以下是我们可以在工人中使用的BRPOP调用的示例：

127.0.0.1:6379> RPUSH tasks "tasks" "do_something"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> BRPOP tasks 5
1) "tasks"
2) "do_something"
127.0.0.1:6379> BRPOP tasks 5
1) "tasks"
2) "tasks"
127.0.0.1:6379> BRPOP tasks 5
(nil)
(5.04s)

这意味着：“等待列表任务中的元素，但如果5秒后没有可用的元素，则返回”。

请注意，您可以使用0作为超时器，以永久等待元素，您还可以指定多个列表，而不仅仅是一个列表，以便同时在多个列表中等待，并在第一个列表收到元素时收到通知。

关于BRPOP，需要注意的几点：

1. 客户端以有序的方式提供服务：阻止等待列表的第一个客户端，当元素被其他客户端推送时，首先服务，依此类推。
2. 与RPOP相比，返回值不同：它是一个双元素数组，因为它也包含密钥的名称，因为BRPOP和BLPOP能够阻止从多个列表中等待元素。
3. 如果达到超时，将返回NULL。

关于列表和阻止操作，你应该知道更多事情。我们建议您查阅一下命令：

使用LMOVE可以构建更安全的队列或旋转队列。

该命令还有一个阻止变体，称为BLMOVE。

到目前为止，在我们的示例中，我们从未在推送元素之前创建空Lists，或在其中不再有元素时删除空Lists。Redis有责任在LIsts为空时删除key，如果key不存在，我们正在尝试向其中添加元素，例如使用LPUSH，则创建空Lists。

这不特定于列表，它适用于由多个元素组成的所有Redis数据类型——Steams、Sets、Sorted Sets和Hashes。

Redis Hashes与人们期望的“hash”一致，属于键值对：

127.0.0.1:6379> HMSET user:1000 username holon birthyear 1997 verified 1
OK
127.0.0.1:6379> HGET user:1000 username
"holon"
127.0.0.1:6379> HGET user:1000 birthyear
"1997"
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1000
1) "username"
2) "holon"
3) "birthyear"
4) "1997"
5) "verified"
6) "1"

虽然hashes可用于表示_objects_，但实际上，您可以放置在Hashes中的字段数量没有实际限制（可用内存除外），因此您可以在应用程序内以多种不同方式使用Hashes。
HMSET命令设置Hashes的多个字段，而HGET检索单个字段。HMGET与HGET相似，但返回一个数组：

127.0.0.1:6379> HMGET user:1000 username birthyear no-such-field
1) "holon"
2) "1997"
3) (nil)

有些命令也可以对单个字段执行操作，如HINCRBY：

127.0.0.1:6379> HINCRBY user:1000 birthyear 1
(integer) 1998
127.0.0.1:6379> HINCRBY user:1000 birthyear 10
(integer) 2008

您可以在文档中找到Hash命令的完整列表。
值得注意的是，小散列（即几个值较小的元素）在内存中以特殊方式编码，使其内存效率很高。

Redis Sets是字符串的无序集合。SADD命令向Set添加新元素。也可以对Set进行许多其他操作，例如测试给定元素是否已经存在，在多个集合之间执行交集、联合或差分等。

127.0.0.1:6379> SADD myset 1 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "1"
2) "2"
3) "3"

在这里，我在集合中添加了三个元素，并告诉Redis返回所有元素。如您所见，它们没有排序——Redis在每次调用时都可以自由返回元素，因为与用户没有关于元素顺序的约定。
Redis有检查元素存在与否的命令。例如，检查元素是否存在：

127.0.0.1:6379> SISMEMBER myset 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SISMEMBER myset 30
(integer) 0