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redis基础命令和深入理解底层

news 2025/10/12 7:30:25

一.常用的数据类型

1.通用命令：

KEYS：查看符合模板的所有key
DEL：删除一个指定的key
EXISTS：判断key是否存在
EXPIRE：给一个key设置有效期，有效期到期时该key会被自动删除
TTL：查看一个KEY的剩余有效期

2.string

set

作用：
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]
• 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。
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)。

get

作用：
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
返回值：
key 对应的 value，或者 nil 当 key 不存在。

mget

作用：
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 ...]
返回值：
对应 value 的列表

mset

作用：
⼀次性设置多个 key 的值。
语法：
MSET key value [key value ...]
返回值：
永远是 OK

setnx

就是上面的 SET key value NX

记数命令

incr

作用：
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
返回值：
integer 类型的加完后的数值。

incrby

作用：
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
返回值：
integer 类型的加完后的数值。

decr

作用：
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
返回值：

integer 类型的减完后的数值。

decrby

作用：
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
返回值：
integer 类型的减完后的数值。

incrbyfloat

作用：
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
返回值：
加/减完后的数值。

其他命令，对字符串操作

append

作用：
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
返回值：
追加完成之后 string 的⻓度。

getrange

作用：
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 的⻓度调整成正确的值。
语法：
GETRANGE key start end
返回值：
string 类型的⼦串

setrange

作用：
覆盖字符串的⼀部分，从指定的偏移开始。
语法：
SETRANGE key offset value
返回值：
替换后的 string 的⻓度。

strlen

作用：
获取 key 对应的 string 的⻓度。当 key 存放的类型不是 string 时，报错。
语法：
STRLEN key
返回值：
string 的⻓度。或者当 key 不存在时，返回 0。

3.hash

hset

作用：
设置 hash 中指定的字段（field）的值（value）。
语法：
HSET key field value [field value ...]
返回值：
添加的字段的个数。

hget

作用：
获取 hash 中指定字段的值。
语法：
HGET key field
返回值：
字段对应的值或者 nil。

hexists

作用：
判断 hash 中是否有指定的字段。
语法：
HEXISTS key field
返回值：
1 表⽰存在，0 表⽰不存在。

hdel

作用：
删除 hash 中指定的字段。
语法：
HDEL key field [field ...]
返回值：
本次操作删除的字段个数。

hkeys

作用：
获取 hash 中的所有字段。
语法：
HKEYS key
返回值：
字段列表。

hvals

作用：
获取 hash 中的所有的值。
语法：
HVALS key
返回值：
所有的值。

hgetall

作用：
获取 hash 中的所有字段以及对应的值。
语法：
HGETALL key
返回值：
所有字段和对应的值。

hmget

作用：
⼀次获取 hash 中多个字段的值。
语法：
HMGET key field [field ...]
返回值：
字段对应的值或者 nil。

hlen

作用：
获取 hash 中的所有字段的个数。
语法：
HLEN key
返回值：
字段个数。

hsetnx

作用：
在字段不存在的情况下，设置 hash 中的字段和值。
语法：
HSETNX key field value
返回值：
1 表⽰设置成功，0 表⽰失败。

hincrby

作用：
将 hash 中字段对应的数值添加指定的值。
语法：
HINCRBY key field increment
返回值：
该字段变化之后的值。

hincrbyfloat

作用：
HINCRBY 的浮点数版本。
语法：
HINCRBYFLOAT key field increment
返回值：
该字段变化之后的值。

4.list

操作类型	命令	时间复杂度
添加	`rpush key value [value ...]`	O(k)，k 是元素个数
添加	`lpush key value [value ...]`	O(k)，k 是元素个数
添加	linsert key before \| after pivot value	O(n)，n 是 pivot 距离头尾的距离
查找	`lrange key start end`	O(s+n)，s 是 start 偏移量，n 是 start 到 end 的范围
查找	`lindex key index`	O(n)，n 是索引的偏移量
查找	`llen key`	O(1)
删除	`lpop key`	O(1)
删除	`rpop key`	O(1)
删除	`lrem key count value`	O(k)，k 是元素个数
删除	`ltrim key start end`	O(k)，k 是元素个数
修改	`lset key index value`	O(n)，n 是索引的偏移量
阻塞操作	`blpop` `brpop`	O(1)

5.set

普通命令

sadd

作用：
将⼀个或者多个元素添加到 set 中。注意，重复的元素⽆法添加到 set 中。
语法：
SADD key member [member ...]
返回值：
本次添加成功的元素个数。

smembers

作用：
获取⼀个 set 中的所有元素，注意，元素间的顺序是⽆序的。
语法：
SMEMBERS key
返回值：
所有元素的列表。

sismember

作用：
判断⼀个元素在不在 set 中。
语法：
SISMEMBER key member
返回值：
1 表⽰元素在 set 中。0 表⽰元素不在 set 中或者 key 不存在。

scard

作用：
获取⼀个 set 的元素个数。
语法：
SCARD key
返回值：
set 内的元素个数。

spop

作用：
从 set 中删除并返回⼀个或者多个元素。注意，由于 set 内的元素是⽆序的，所以取出哪个元素实际是未定义⾏为，即可以看作随机的。所以感觉不实用
语法：
SPOP key [count]
返回值：
取出的元素。

smove

作用：
将⼀个元素从源 set 取出并放⼊⽬标 set 中。
语法：
SMOVE source destination member
返回值：
1 表⽰移动成功，0 表⽰失败。

srem

作用：
将指定的元素从 set 中删除。
语法：
SREM key member [member ...]
返回值：
本次操作删除的元素个数。

集合命令：交集，并集，差集

sinter

作用：
获取给定 set 的交集中的元素。
语法：
SINTER key [key ...]
返回值：
交集的元素。

sinterstore

作用：
获取给定 set 的交集中的元素并保存到⽬标 set 中。
语法：
SINTERSTORE destination key [key ...]
返回值：
交集的元素个数。

sunion

作用：
获取给定 set 的并集中的元素。
语法：
SUNION key [key ...]
返回值：
并集的元素。

sunionstore

作用：
获取给定 set 的并集中的元素并保存到⽬标 set 中。
语法：
SUNIONSTORE destination key [key ...]
返回值：
并集的元素个数。

sdiff

作用：
获取给定 set 的差集中的元素。
语法：
SDIFF key [key ...]
返回值：
差集的元素。

sdiffstore

作用：
获取给定 set 的差集中的元素并保存到⽬标 set 中。
语法：
SDIFFSTORE destination key [key ...]
返回值：
差集的元素个数。

6.zset

普通命令

zadd

作用：
添加或者更新指定的元素以及关联的分数到 zset 中，分数应该符合 double 类型，+inf/-inf 作为正负极限也是合法的。
语法：
ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]
• XX：仅仅⽤于更新已经存在的元素，不会添加新元素。
• NX：仅⽤于添加新元素，不会更新已经存在的元素。
• CH：默认情况下，ZADD 返回的是本次添加的元素个数，但指定这个选项之后，就会还包含本次更新的元素的个数。

• INCR：此时命令类似 ZINCRBY 的效果，将元素的分数加上指定的分数。此时只能指定⼀个元素和分数。

返回值：
本次添加成功的元素个数。

zcard

作用：
获取⼀个 zset 的基数（cardinality），即 zset 中的元素个数。
语法：
ZCARD key
返回值：
zset 内的元素个数。

zcount：min和max表示分数

作用：
返回分数在 min 和 max 之间的元素个数，默认情况下，min 和 max 都是包含的，可以通过 ( 排除。
语法：
ZCOUNT key min max
返回值：
满⾜条件的元素列表个数。

zrange：start和stop表示下标

作用：
返回指定区间⾥的元素，分数按照升序。带上 WITHSCORES 可以把分数也返回。
语法：
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
返回值：
区间内的元素列表。

zrevrange

作用：
返回指定区间⾥的元素，分数按照降序。带上 WITHSCORES 可以把分数也返回。
语法：
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]
返回值：
区间内的元素列表。

zrangebyscore

作用：
返回分数在 min 和 max 之间的元素，默认情况下，min 和 max 都是包含的，可以通过 ( 排除。
语法：
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]
返回值：
区间内的元素列表。

zpopmax

作用：
删除并返回分数最⾼的 count 个元素。
语法：
ZPOPMAX key [count]
返回值：
分数和元素列表。

bzpopmax

作用：
ZPOPMAX 的阻塞版本。
语法：
BZPOPMAX key [key ...] timeout
返回值：
元素列表。

zpopmin

作用：
删除并返回分数最低的 count 个元素。
语法：
ZPOPMIN key [count]
返回值：
分数和元素列表。

bzpopmin

作用：
ZPOPMIN 的阻塞版本。
语法：
BZPOPMIN key [key ...] timeout
返回值：
元素列表。

zrank

作用：
返回指定元素的排名，升序。
语法：
ZRANK key member
返回值：
排名。

zrevrank

作用：
返回指定元素的排名，降序。
语法：
ZREVRANK key member
返回值：
排名。

zscore

作用：
返回指定元素的分数。
语法：
ZSCORE key member
返回值：
分数。

zrem

作用：
删除指定的元素。
语法：
ZREM key member [member ...]
返回值：
本次操作删除的元素个数。

zremrangebyrank

作用：
按照排序，升序删除指定范围的元素，左闭右闭。
语法：
ZREMRANGEBYRANK key start stop
返回值：
本次操作删除的元素个数。
ZINCRBY key increment member

zremrangebyscore

作用：
按照分数删除指定范围的元素，左闭右闭。
语法：
ZREMRANGEBYSCORE key min max
返回值：
本次操作删除的元素个数。

zincrby

作用：
为指定的元素的关联分数添加指定的分数值。
语法：
ZINCRBY key increment member
返回值：
增加后元素的分数。

集合间操作

zinterstore：交集

作用：
语法：
返回值：

zunionstore：并集

作用：
语法：
返回值：

二.其他数据类型

stream

使用redis作为消息队列

geospatial

用来存储坐标 (经纬度)
存储一些点之后，就可以让用户给定一个坐标，去从刚才存储的点里进行查找. (按照半径，矩形区域...)
这个功能在 "地图" 应用中非常重要～～

自增id

string 中使用 incr 指令让string自增

bitfield

bitmap

使用String，位图的思想，更少的空间存储更多的内容，只能存储整数

修改bit位上的数据
set key offset value
- offset：要修改第几个bit位的数据
- value：0或1bitfield key GET encoding offset
- key：就是BitMap的key
- GET：代表查询
- encoding：返回结果的编码方式，BitMap中是二进制保存，而返回结果会转为10进制，但需要一个转换规则，也就是这里的编码方式- u：无符号整数，例如 u2，代表读2个bit位，转为无符号整数返回- i：又符号整数，例如 i2，代表读2个bit位，转为有符号整数返回
- offset：从第几个bit位开始读取，例如0：代表从第一个bit位开始

Hyperloglog

估算集合中元素(整数或字符串都可以)的个数：用来计数统计有多少个不同的元素，但是不能告诉你元素是啥

可以统计用户访问数量，使用set的话内存占用会非常大，使用Hyperloglog内存小很多

三.底层编码类型

1.动态字符串SDS

和c++中讲的vector一样不过这里是字符串数组

2.IntSet

存储整数
① Redis会确保Intset中的元素唯一、有序
② 具备类型升级机制，可以节省内存空间
③ 底层采用二分查找方式来查询，里面的数据是有序的

3.Dict

字典，Hash表

Dict的结构：
- 类似java的HashTable，底层是数组加链表来解决哈希冲突
- Dict包含两个哈希表，ht[0]平常用，ht[1]用来rehash
Dict的伸缩：
- 当LoadFactor大于5或者LoadFactor大于1并且没有子进程任务时，Dict扩容
- 当LoadFactor小于0.1时，Dict收缩
- 扩容大小为第一个大于等于used + 1的2ⁿ
- 收缩大小为第一个大于等于used的2ⁿ
- Dict采用渐进式rehash，每次访问Dict时执行一次rehash
- rehash时ht[0]只减不增，新增操作只在ht[1]执行，其它操作在两个哈希表

4.ZipList

“双端链表”，不是链表

内存是连续的

和链表性能类似，不过更节省内存

因为存储数据算法的原因，会导致连锁更新的问题导致性能很慢，但是出现的概率极低

ZipList特性：
① 压缩列表的可以看做一种连续内存空间的"双向链表"
② 列表的节点之间不是通过指针连接，而是记录上一节点和本节点长度来寻址，内存占用较低
③ 如果列表数据过多，导致链表过长，可能影响查询性能
④ 增或删较大数据时有可能发生连续更新问题

问题1：ZipList虽然节省内存，但申请内存必须是连续空间，如果内存占用较多，申请内存效率很低。怎么办？
√ 为了缓解这个问题，我们必须限制ZipList的长度和entry大小。
问题2：但是我们要存储大量数据，超出了ZipList最佳的上限该怎么办？
√ 我们可以创建多个ZipList来分片存储数据。
问题3：数据拆分后比较分散，不方便管理和查找，这多个ZipList如何建立联系？
√ Redis在3.2版本引入了新的数据结构QuickList，它是一个双端链表，只不过链表中的每个节点都是一个ZipList。

5.QuickList

QuickList的特点：
- 是一个节点为ZipList的双端链表
- 节点采用ZipList，解决了传统链表的内存占用问题
- 控制了ZipList大小，解决连续内存空间申请效率问题
- 中间节点可以压缩，进一步节省了内存

6.SkipList

SkipList的特点：
- 跳跃表是一个双向链表，每个节点都包含score和ele值
- 节点按照score值排序，score值一样则按照ele字典排序
- 每个节点都可以包含多层指针，层数是1到32之间的随机数
- 不同层指针到下一个节点的跨度不同，层级越高，跨度越大
- 增删改查效率与红黑树基本一致，实现却更简单