Redis 的常用数据类型与命令
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Redis 的常用数据类型与命令 #

Redis 是一种 KV 数据库. 由于其数据全部存放于内存中, 因此速度相当快. 常常被用于与 SQL 数据库配合作为缓存使用.

操作 Redis 时, 主要是使用命令来直接对 key 做读写, 不需要 SQL 语法.

Redis 的类型系统和传统数据库不一样, 它是一个 Key-Value 数据库, 但 Value 部分不是只能是字符串, 而是支持多种内置数据结构类型.

Redis 把这些称为 数据类型. 每个 key 都只能对应一个类型的值, 命令也都是和类型强相关的.

通用命令 #

在 Redis 里除了数据类型相关的专用命令 (比如 HSET 只对 hash 用, LPUSH 只对 list 用) , 还存在一类 通用命令, 这些命令几乎对所有类型的键都适用.

  • DEL key: 删除 key.
  • EXISTS key: 判断 key 是否存在.
  • TYPE key: 查看 value 对应的数据类型.
  • RENAME key newkey: 重命名 key
    • RENAMENX: 用法相同, 如果存在就重命名
  • COPY source destnation: 从一个键复制到另一个键
  • EXPIRE key seconds: 给 key 指定一个过期时间, 单位是秒.
    • PEXPIRE key milliseconds: 同上, 时间单位为毫秒.
  • EXPIREAT key timestamp: 给 key 指定过期时间戳, 单位为秒
    • PEXPIREAT key timestamp: 同上, 单位为毫秒.
  • TTL key: 查询过期时间, 单位为秒
    • PTTL key: 查询过期时间, 单位为毫秒
  • PERSIST key: 移除过期时间, 使其永久存在.

String #

最基本的类型, 二进制安全, 可以存储文本, JSON, 图片/序列化后的对象. 最大 512 MB.

常见的操作命令如下:

  • SET key value: 设置 key 对应的值为 value.
  • GET key: 获取 key 对应的值.
  • INCR key: 将 key 对应的值当成整数进行自增. 如果对应的值不是整数会报错. 比如:
    • "10" 变成 "11"
    • "0010" 变成 "11" (前导 0 会消失)
    • "abc" 报错 (error) ERR value is not an integer or out of range
  • DECR key: 自减操作, 类似上面的 INCR.
  • INCRBY key increment: 给某个 field 的整数值自增.
    • 值得注意的是没有 DECRBY 命令, 可以用负数来实现.
  • INCRBYFLOAT key increment: 给某个 field 的值自增浮点数.
    • 同样没有 DECRBYFLOAT 命令, 可以用负数来实现.
  • MSET key1 value1 key2 value2 ...: 设置多个 KV 对.
  • MGET key1 key2 ...: 获取多个 key 对应的值.
  • SETNX key value: 如果 key 不存在就设置 key 对应的值为 value.
  • SETEX key seconds value: 命令设置指定的键值, 并且为该键指定一个过期时间, 单位是秒.
    • 当键的过期时间到达时, 键会自动被删除.
  • APPEND key value: 追加 value 到 key 的值后面.
  • STRLEN key: 获取 key 对应值的长度.

List #

Redis 的 List 是一种有序的数据结构, 底层是一个 双端链表 (早期实现是 linked list, 现在是压缩列表+ quicklist 优化). 它支持在两端高效地插入和删除, 非常适合用来实现消息队列、任务队列、栈、队列等场景

  • LPUSH key value1 value2 ...: 从左边插入一个或多个元素.
    • 在 Redis 里面没有专门的创建 list 命令. 只要对一个 key 使用了 list 类型相关的命令 (比如 LPUSH, RPUSH) 就会自动创建一个新的 list 并存储
  • RPUSH key value1 value2 ...: 从右边插入.
  • LPOP key: 从左边弹出并返回元素.
  • RPOP key: 从右边弹出.
  • LRANGE key start stop: 获取列表中 [start, stop] 的元素
    • 类似 Python, 支持负数索引 (-1 表示最后一个)
  • LINDEX key index: 根据索引获取元素.
  • LLEN key: 获取列表长度.
  • LREM key count value: 删除列表中指定数量的 value.
    • 当 count > 0 时从左边删除
    • 当 count < 0 时从右边删除
    • 因此没有 RREM 命令
  • LSET key index value: 设置指定索引的元素值.
    • 由于 index 可以是负数, 因此 没有 RSET 命令
  • LTRIM key start stop: 截取列表, 保留 [start, stop] 的元素.
  • RPOPLPUSH source destination: 从 source 的尾部弹出一个元素并插入到 destination 的头部
    • 常用于任务队列「取出 + 分发」
  • BLPOP key1 key2 ... timeout: 阻塞式地从左边弹出 (如果列表为空则等待)
    • 如果指定多个 key 则按顺序依次检查
    • 哪个 key 最先有元素可弹出, 就返回哪个
    • 如果多个 key 同时有值, 优先取列表顺序最靠前的 key
  • BRPOP key1 key2 ... timeout: 阻塞式地从右边弹出 (如果列表为空则等待)

一些 List 的使用场景:

  • 消息队列/任务队列: 使用 LPUSH + BRPOP 或 RPUSH + BLPOP 模拟生产者-消费者模型。
  • 栈: 用 LPUSH + LPOP 实现。
  • 队列: 用 LPUSH + RPOP 或 RPUSH + LPOP 实现。
  • 限长日志列表: 用 LPUSH + LTRIM 保持最新 N 条。

Hash #

Redis 的 Hash 类型 (哈希表) 是用来存储 键值对集合 的一种数据结构. 你可以把它理解为在 Redis 里存了一个小型的字典 (map / object),适合表示对象结构化的数据.

  • HSET key field value [field value ...]: 设置单个或多个 field.
    • HMSET 等价于 HSET 设置多个 field. Redis 4.0 之后推荐用 HSET 替代
  • HINCRBY key field increment: 给某个 field 的整数值自增.
    • 这里没有 HINCR 命令.
    • 这里也没有 HDECRBY 命令, 可以用负数来实现.
  • HINCRBYFLOAT key field increment: 对浮点数进行增减.
    • 这里也没有 HDECRBYFLOAT 命令, 可以用负数来实现.
  • HGET key field: 获取单个 field 的值.
    • HGET 只能获取单个 field 的值.
  • HMGET key field1 field2 ...: 获取多个 field 的值.
  • HGETALL key: 获取所有 field 和 value.
  • HKEYS key: 获取所有 field.
  • HVALS key: 获取所有 value.
  • HLEN key: 获取 field 的个数.
  • HDEL key field [field ...]: 删除指定的 field.

Sorted Set (ZSet) #

Redis 的 Sorted Set (有序集合) 是一种类似集合 (Set) 的数据类型, 不允许重复元素, 但每个元素会关联一个 score (浮点数), Redis 会根据 score 进行排序.

  • ZADD key score member [score member ...]: 向集合添加一个或多个元素, 并设置分数. 如果元素已存在, 则更新分数.
  • ZREM key member [member ...]: 移除一个或多个成员.
  • ZINCRBY key increment member: 给指定成员的分数加上增量 (可为负数).
  • ZRANGE key start stop [WITHSCORES]: 按分数升序获取区间内元素.
    • 默认只返回 member.
    • 如果指定 WITHSCORES 则返回 score, 与 member 交替排列
  • ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]: 按分数降序获取区间内元素.
  • ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]: 获取分数在指定区间 [min, max] 内的元素
    • 如果指定 LIMIT 则对结果集做分页.
    • 从第 offset 个结果开始，最多取 count 个
  • ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]: 反向获取分数范围内的元素
  • ZRANK key member: 获取 member 的排名. (升序, 从 0 开始)
  • ZREVRANK key member: 获取 member 的排名. (降序)
  • ZSCORE key member: 获取 member 的分数.
  • ZCARD key: 获取元素的数量.
  • ZCOUNT key min max: 统计分数在 [min, max] 区间的元素数量.
  • ZPOPMIN key [count]: 弹出分数最小的 count 个元素.
  • ZPOPMAX key [count]: 弹出分数最大的 count 个元素.
  • ZREMRANGEBYRANK key start stop: 删除指定排名范围的元素.
  • ZREMRANGEBYSCORE key min max: 删除分数范围内的元素.
  • ZUNIONSTORE dest numkeys key [key ...] [WEIGHTS w1 w2 ...] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]: 多个有序集合做并集, 结果存入新集合
    • WEIGHT 为权重, 会为每个集合的元素的 score 乘以该集合的权重
    • AGGREGATE 为 score 聚合方式:
      • SUM: 为求和
      • MIN: 取最小值
      • MAX: 取最大值
  • ZINTERSTORE dest numkeys key [key ...] [WEIGHTS w1 w2 ...] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]: 多个有序集合做交集

Redis 6.2+ 增加了 ZUNION / ZINTER 直接返回结果

一些 ZSet 的使用场景:

  • 排行榜: 按分数记录分数, 使用 ZREVRANGE 获取前 N 名
  • 优先队列: 分数作为优先级, 使用 ZPOPMIN 弹出优先级最高的任务
  • 时间线: 分数设为时间戳, 用 ZRANGEBYSCORE 查询某时间段的内容

Stream #

Redis Stream 是 Redis 在 5.0 引入的一种数据类型, 主要用于消息队列 (Message Queue)、事件日志 (Event Log) 和 实时数据流 (Real-time Stream) 场景. 它类似于 Kafka、RabbitMQ 的一些功能, 但更轻量, 直接内置在 Redis 里.

Stream 中每条消息由唯一 ID 进行标识. ID 格式为时间戳-序号. 消息按 ID 排序, 保证消息有序. 每条消息的生命周期如下:

  1. 产生：通过 XADD 写入
  2. 存活：保存在 Stream，直到被删除或裁剪
  3. 消费：
    • 普通读取：不会影响消息
    • 消费者组：进入等待队列 (PEL)，直到 XACK
  4. 确认/转移：XACK 确认 or XCLAIM 转移
  5. 消亡：通过 XDEL / XTRIM / DEL 被清理

常用的命令有:

  • XADD key ID field value [field value ...]: 向 stream 添加消息
    • ID 通常用 * 来自动生成.
  • XRANGE key start end [COUNT n]: 按 ID 范围读取消息 (正序)
    • start 与 end 可以用 - + 来指代最小 ID 与最大 ID.
    • 例如 XRANGE mystream - + COUNT 10 就是从 mystream 里 正序 (从小到大 ID) 返回 前 10 条消息
  • XREVRANGE key end start [COUNT n]: 按 ID 范围读取消息 (倒序)
  • XREAD [COUNT n] [BLOCK ms] STREAMS key id [key id ...]: 读多个 stream, 从指定 ID 开始读取 ($ 表示最新消息)
  • XGROUP CREATE key groupname id [MKSTREAM]: 创建消费者组 (id 一般用 $ 表示从最新开始)
    • 加上 MKSTREAM 参数时, 如果 stream 不存在, Redis 会自动创建一个 空的 stream, 然后再建立消费者组
  • XREADGROUP GROUP group consumer [COUNT n] [BLOCK ms] STREAMS key id ...: 从组里读取消息 (分配给具体 consumer)
  • XACK key group id [id ...]: 确认消息已消费
  • XCLAIM key group consumer min-idle-time id [id ...]: 抢占未确认的消息（常用于消费者崩溃后转移）
    • min-idle-time 为最小空闲时间, 防止刚分配的消息被抢占
  • XPENDING key group [start end count [consumer]]: 查看未确认消息的状态
  • XLEN key: 获取 stream 长度
  • XDEL key id [id ...]: 删除指定消息
  • XTRIM key MAXLEN [~] count: 裁剪消息流，限制最大长度
    • 当指定 ~ 时为近似裁剪, 性能更好但不会保证精确数量
  • XINFO STREAM key: 查看 stream 信息 (消息数、消费者组等)

除此以外, redis 还有其他的数据类型例如: Bitmap, Geo, HyperLogLog. 但这些数据类型用的比较少:

  • Bitmap
    • 典型场景比较窄（签到、活跃用户统计）.
    • 优点是极致的内存利用率.
  • Geo
    • 用于地理信息检索（外卖、打车、LBS 服务）.
    • 但大多数公司直接用 ES / 专门的地理数据库替代.
  • HyperLogLog
    • 适合做去重统计，但精度有限.
    • 多数业务还是用大数据工具（如 Hive/Spark）统计，Redis 里用得不算多.