【Redis】string类型

1、介绍

string是redis中最简单的键值对形式，它的value除了可以是字符串，还可以是数字、二进制数据，value的最大长度为521M，其底层主要通过int和SDS(简单动态字符串)组成。

2、底层实现

【1】SDS

SDS是redis的底层数据结构之一，其结构如下：

struct sdshdr {
    int len;    // 已使用的字节数
    int free;   // 未使用的空闲字节数
    char buf[]; // 存储字符的柔性数组
};

其功能为：

功能	解释
预分配空间	当字符串增长时，free记录额外分配的空间，避免频繁内存重新分配
惰性释放	当字符串缩短时，free记录回收的空间，供后续复用，不会立即释放

与C字符串相比：

特性	C字符串	SDS
长度获取	遍历到\0，时间复杂度为O(N)	直接读len，时间复杂度为O(1)
修改时的内存重分配	每次修改均需重分配	通过free进行"预分配/惰性释放"
二进制安全	无法存储含\0的数据	通过len判断边界，支持二进制存储

【2】int编码

当string类型存储整型数据时，底层就采用了int编码方式，其存储结构可以如图表示：

【3】embstr编码

如果string类型存储字符串数据时，当字符串长度比较小时，也就是小于44字节(redis不同版本有差异)，就采用embstr编码来存储短字符串，这时就用到了SDS数据结构，其存储结构如图表示：

【4】raw编码

如果string类型存储字符串数据时，当字符串长度大于44字节时，就采样raw编码来存储字符串，虽然raw编码也使用了SDS数据结构，但是和redis的基本结构不是连续的，结构如图所示：

【5】embstr和raw的区别

embstr编码和raw编码的区别如下：

对比维度	embstr	raw
存储结构	RedisObject和SDS连续存储在同一内存块	RedisObject和SDS分来存储
内存分配次数	1次分配	2次分配
访问效率	更高，内存连续	稍低，两次访问
修改时的行为	任何修改操作都会转换为raw编码	直接修改
适用场景	短字符串	长字符串
内存碎片	更少	更多
最大长度	44B	521MB

3、常用指令

【1】字符串基本操作：

#设置key-value
127.0.0.1:6379[2]> set animal cat  
OK

#查看key对应的value
127.0.0.1:6379[2]> get animal
"cat"

#判断key是否存在，存在返回1
127.0.0.1:6379[2]> exists animal
(integer) 1

#判断key是否存在，不存在返回0
127.0.0.1:6379[2]> exists work
(integer) 0

#获取key的长度
127.0.0.1:6379[2]> strlen animal
(integer) 3

#删除对应的key-value
127.0.0.1:6379[2]> del animal
(integer) 1

【2】批量操作

#批量设置key-value
127.0.0.1:6379[2]> mset animal cat hobby eat
OK

#批量获取key-value
127.0.0.1:6379[2]> mget animal hobby
1) "cat"
2) "eat"

【3】计数器

#设置数字10
127.0.0.1:16379[2]> set number 10
OK
127.0.0.1:16379[2]> get number
"10"

#number自增+1
127.0.0.1:6379[2]> incr number
(integer) 11
127.0.0.1:6379[2]> get number
"11"

#number自增+100
127.0.0.1:6379[2]> incrby number 100
(integer) 111
127.0.0.1:6379[2]> get number
"111"

#number自增-1
127.0.0.1:6379[2]> decr number
(integer) 110
127.0.0.1:6379[2]> get number
"110"

#number自增-100
127.0.0.1:6379[2]> decrby number 100
(integer) 10
127.0.0.1:6379[2]> get number
"10"

【4】过期时间

#查看key的过期时间，-1代表永不过期
127.0.0.1:6379[2]> ttl animal
(integer) -1

#给已存在的key设置过期时间
127.0.0.1:6379[2]> expire animal 60
(integer) 1
#还剩58秒过期
127.0.0.1:6379[2]> ttl animal
(integer) 58
#-2代表key不存在，也就是已过期
127.0.0.1:6379[2]> ttl animal
(integer) -2

#设置key-value并设置过期时间，第一种设置方式
127.0.0.1:6379[2]> set cat sleep ex 60
OK
127.0.0.1:6379[2]> ttl cat
(integer) 57

#设置key-value并设置过期时间，第二种设置方式
127.0.0.1:6379[2]> setex dog 60 play
OK
127.0.0.1:6379[2]> ttl dog
(integer) 54

【5】不存在就插入

#返回1代表不存在插入成功
127.0.0.1:6379[2]> setnx animal cat
(integer) 1

#返回0表达已存在插入失败
127.0.0.1:6379[2]> setnx animal cat
(integer) 0

4、使用场景

string类型根据其特性的使用场景如下：

特性	说明	场景
原子操作	支持INCR/DECR等原子操作	计数器、限流器
批量操作	MEST/MGET减少网络开销	批量缓存读写
位操作	SETBIT/GETBIT直接操作二进制位	布隆过滤器、位图统计
过期控制	EXPIRE实现自动过期	会话管理、临时数据缓存