Redis数据类型及操作

Redis支持的数据类型

前言

Redis的作者antirez（Salvatore Sanfilippo）曾经发表了一篇名为Redis宣言（Redis Manifesto）的文章，文中列举了Redis 的七个原则，以向大家阐明Redis 的思想。

1. Redis是一个操作数据结构的语言工具，它提供基于TCP的协议以操作丰富的数据结构。在Redis中，数据结构这个词的意义不仅表示在某种数据结构上的操作，更包括了结构本身及这些操作的时间空间复杂度。
2. Redis定位于一个内存数据库，正是由于内存的快速访问特性，才使得Redis能够有如此高的性能，才使得Redis能够轻松处理大量复杂的数据结构，Redis会尝试其它的存储方面的选择，但是永远不会改变它是一个内存数据库的角色。
3. Redis使用基础的API操作基础的数据结构，Redis的API与数据结构一样，都是一些最基础的元素，你几乎可以将任何信息交互使用此API格式表示。作者调侃说，如果有其它非人类的智能生物存在，他们也能理解Redis的API。因为它是如此的基础。
4. Redis有着诗一般优美的代码，经常有一些不太了解Redis 有的人会建议Redis采用一些其它人的代码，以实现一些Redis 未实现的功能，但这对我们来说就像是非要给《红楼梦》接上后四十回一样。
5. Redis始终避免复杂化，我们认为设计一个系统的本质，就是与复杂化作战。我们不会为了一个小功能而往源码里添加上千行代码，解决复杂问题的方法就是让复杂问题永远不要提复杂的问题。
6. Redis支持两个层面的API，第一个层面包含部分操作API，但它支持用于分布式环境下的Redis。第二个层面的API支持更复杂的multi-key操作。它们各有所长，但是我们不会推出两者都支持的API，但我们希望能够提供实例间数据迁移的命令，并执行multi-key操作。

Redis的作者antirez曾笑称Redis为一个数据结构服务器（data structures server），我认为这是一个非常准确的表述，Redis的所有功能就是将数据以其固有的几种结构来保存，并提供给用户操作这几种结构的接口。本文将介绍Redis支持的各种数据类型及其操作接口。

strings类型及操作

string是最简单的类型，你可以理解成与Memcached是一模一样的类型，一个key对应一个value，其上支持的操作与Memcached的操作类似。但它的功能更丰富。

string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。从内部实现来看其实string可以看作byte数组，最大上限是1G字节。

下面是string类型的定义:
struct sdshdr { long len; long free; char buf[]; };
len是buf数组的长度。
free是数组中剩余可用字节数，由此可以理解为什么string类型是二进制安全的了，因为它本质上就是个byte数组，当然可以包含任何数据了
buf是个char数组用于存贮实际的字符串内容，其实char和c#中的byte是等价的，都是一个字节。
另外string类型可以被部分命令按int处理.比如incr等命令，如果只用string类型，redis就可以被看作加上持久化特性的memcached。当然redis对string类型的操作比memcached还是多很多的，具体操作方法如下：

---

set

设置key对应的值为string类型的value。 例如我们添加一个name= HongWan的键值对，可以这样做:
redis 127.0.0.1:6379> set name HongWan OK redis 127.0.0.1:6379>

setnx

设置key对应的值为string类型的value。如果key已经存在，返回0，nx是not exist的意思。 例如我们添加一个name= HongWan_new的键值对，可以这样做:
redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan" redis 127.0.0.1:6379> setnx name HongWan_new (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan" redis 127.0.0.1:6379>
由于原来name有一个对应的值，所以本次的修改不生效，且返回码是0。

setex

设置key对应的值为string类型的value，并指定此键值对应的有效期。 例如我们添加一个haircolor= red的键值对，并指定它的有效期是10秒，可以这样做:
redis 127.0.0.1:6379> setex haircolor 10 red OK redis 127.0.0.1:6379> get haircolor "red" redis 127.0.0.1:6379> get haircolor (nil) redis 127.0.0.1:6379>
可见由于最后一次的调用是10秒以后了，所以取不到haicolor这个键对应的值。

setrange

设置指定key的value值的子字符串。 例如我们希望将HongWan的126邮箱替换为gmail邮箱，那么我们可以这样做:
redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan@126.com" redis 127.0.0.1:6379> setrange name 8 gmail.com (integer) 17 redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan@gmail.com" redis 127.0.0.1:6379>
其中的8是指从下标为8（包含8）的字符开始替换

mset

一次设置多个key的值，成功返回ok表示所有的值都设置了，失败返回0表示没有任何值被设置。
redis 127.0.0.1:6379> mset key1 HongWan1 key2 HongWan2 OK redis 127.0.0.1:6379> get key1 "HongWan1" redis 127.0.0.1:6379> get key2 "HongWan2" redis 127.0.0.1:6379>

msetnx

一次设置多个key的值，成功返回ok表示所有的值都设置了，失败返回0表示没有任何值被设置，但是不会覆盖已经存在的key。
redis 127.0.0.1:6379> get key1 "HongWan1" redis 127.0.0.1:6379> get key2 "HongWan2" redis 127.0.0.1:6379> msetnx key2 HongWan2_new key3 HongWan3 (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379> get key2 "HongWan2" redis 127.0.0.1:6379> get key3 (nil)
可以看出如果这条命令返回0，那么里面操作都会回滚，都不会被执行。

get

获取key对应的string值,如果key不存在返回nil。 例如我们获取一个库中存在的键name，可以很快得到它对应的value
redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan" redis 127.0.0.1:6379>
我们获取一个库中不存在的键name1，那么它会返回一个nil以表时无此键值对
redis 127.0.0.1:6379> get name1 (nil) redis 127.0.0.1:6379>

getset

设置key的值，并返回key的旧值。
redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan" redis 127.0.0.1:6379> getset name HongWan_new "HongWan" redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan_new" redis 127.0.0.1:6379>
接下来我们看一下如果key不存的时候会什么样儿?
redis 127.0.0.1:6379> getset name1 aaa (nil) redis 127.0.0.1:6379>
可见，如果key不存在，那么将返回nil

getrange

获取指定key的value值的子字符串。 具体样例如下:
redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan@126.com" redis 127.0.0.1:6379> getrange name 0 6 "HongWan" redis 127.0.0.1:6379>
字符串左面下标是从0开始的
redis 127.0.0.1:6379> getrange name -7 -1 "126.com" redis 127.0.0.1:6379>
字符串右面下标是从-1开始的
redis 127.0.0.1:6379> getrange name 7 100 "@126.com" redis 127.0.0.1:6379>
当下标超出字符串长度时，将默认为是同方向的最大下标

mget

一次获取多个key的值，如果对应key不存在，则对应返回nil。 具体样例如下:
`redis 127.0.0.1:6379> mget key1 key2 key3

1. "HongWan1"
2. "HongWan2"
3. (nil)
   redis 127.0.0.1:6379>`
   key3由于没有这个键定义，所以返回nil。

incr

对key的值做加加操作,并返回新的值。注意incr一个不是int的value会返回错误，incr一个不存在的key，则设置key为1
redis 127.0.0.1:6379> set age 20 OK redis 127.0.0.1:6379> incr age (integer) 21 redis 127.0.0.1:6379> get age "21" redis 127.0.0.1:6379>

incrby

同incr类似，加指定值 ，key不存在时候会设置key，并认为原来的value是 0
redis 127.0.0.1:6379> get age "21" redis 127.0.0.1:6379> incrby age 5 (integer) 26 redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan@gmail.com" redis 127.0.0.1:6379> get age "26" redis 127.0.0.1:6379>

decr

对key的值做的是减减操作，decr一个不存在key，则设置key为-1
redis 127.0.0.1:6379> get age "26" redis 127.0.0.1:6379> decr age (integer) 25 redis 127.0.0.1:6379> get age "25" redis 127.0.0.1:6379>

decrby

同decr，减指定值。
redis 127.0.0.1:6379> get age "25" redis 127.0.0.1:6379> decrby age 5 (integer) 20 redis 127.0.0.1:6379> get age "20" redis 127.0.0.1:6379>

decrby完全是为了可读性，我们完全可以通过incrby一个负值来实现同样效果，反之一样。
redis 127.0.0.1:6379> get age "20" redis 127.0.0.1:6379> incrby age -5 (integer) 15 redis 127.0.0.1:6379> get age "15" redis 127.0.0.1:6379>

append

给指定key的字符串值追加value,返回新字符串值的长度。 例如我们向name的值追加一个@126.com字符串，那么可以这样做:
redis 127.0.0.1:6379> append name @126.com (integer) 15 redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan@126.com" redis 127.0.0.1:6379>

strlen

取指定key的value值的长度。
redis 127.0.0.1:6379> get name "HongWan_new" redis 127.0.0.1:6379> strlen name (integer) 11 redis 127.0.0.1:6379> get age "15" redis 127.0.0.1:6379> strlen age (integer) 2 redis 127.0.0.1:6379>

hashes类型及操作

Redis hash是一个string类型的field和value的映射表.它的添加、删除操作都是O(1)（平均）。hash特别适合用于存储对象。相较于将对象的每个字段存成单个string类型。将一个对象存储在hash类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。省内存的原因是新建一个hash对象时开始是用zipmap（又称为small hash）来存储的。这个zipmap其实并不是hash table，但是zipmap相比正常的hash实现可以节省不少hash本身需要的一些元数据存储开销。尽管zipmap的添加，删除，查找都是O(n)，但是由于一般对象的field数量都不太多。所以使用zipmap也是很快的,也就是说添加删除平均还是O(1)。如果field或者value的大小超出一定限制后，Redis会在内部自动将zipmap替换成正常的hash实现. 这个限制可以在配置文件中指定

hash-max-zipmap-entries 64 #配置字段最多64个
hash-max-zipmap-value 512 #配置value最大为512字节

hset

设置hash field为指定值，如果key不存在，则先创建。
redis 127.0.0.1:6379> hset myhash field1 Hello (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379>

hsetnx

设置hash field为指定值，如果key不存在，则先创建。如果field已经存在，返回0，nx是not exist的意思。
redis 127.0.0.1:6379> hsetnx myhash field "Hello" (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> hsetnx myhash field "Hello" (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379>
第一次执行是成功的，但第二次执行相同的命令失败，原因是field已经存在了。

hmset

同时设置hash的多个field。
redis 127.0.0.1:6379> hmset myhash field1 Hello field2 World OK redis 127.0.0.1:6379>

hget

获取指定的hash field。
redis 127.0.0.1:6379> hget myhash field1 "Hello" redis 127.0.0.1:6379> hget myhash field2 "World" redis 127.0.0.1:6379> hget myhash field3 (nil) redis 127.0.0.1:6379>
由于数据库没有field3，所以取到的是一个空值nil

hmget

获取全部指定的hash filed。
`redis 127.0.0.1:6379> hmget myhash field1 field2 field3

1. "Hello"
2. "World"
3. (nil)
   redis 127.0.0.1:6379>`
   由于数据库没有field3，所以取到的是一个空值nil

hincrby

指定的hash filed 加上给定值。
redis 127.0.0.1:6379> hset myhash field3 20 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> hget myhash field3 "20" redis 127.0.0.1:6379> hincrby myhash field3 -8 (integer) 12 redis 127.0.0.1:6379> hget myhash field3 "12" redis 127.0.0.1:6379>
在本例中我们将field3的值从20降到了12，即做了一个减8的操作。

hexists

测试指定field是否存在。
redis 127.0.0.1:6379> hexists myhash field1 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> hexists myhash field9 (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379>
通过上例可以说明field1存在，但field9是不存在的。

hlen

返回指定hash的field数量。
redis 127.0.0.1:6379> hlen myhash (integer) 4 redis 127.0.0.1:6379>
通过上例可以看到myhash中有4个field。

hdel

返回指定hash的field数量。
redis 127.0.0.1:6379> hlen myhash (integer) 4 redis 127.0.0.1:6379> hdel myhash field1 (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> hlen myhash (integer) 3 redis 127.0.0.1:6379>

hkeys

返回hash的所有field。
`redis 127.0.0.1:6379> hkeys myhash

1. "field2"
2. "field"
3. "field3"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   说明这个hash中有3个field

hvals

返回hash的所有value。
`redis 127.0.0.1:6379> hvals myhash

1. "World"
2. "Hello"
3. "12"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   说明这个hash中有3个field

hgetall

获取某个hash中全部的filed及value。
`redis 127.0.0.1:6379> hgetall myhash

1. "field2"
2. "World"
3. "field"
4. "Hello"
5. "field3"
6. "12"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   可见，一下子将myhash中所有的field及对应的value都取出来了。

lists类型及操作

list是一个链表结构，主要功能是push、pop、获取一个范围的所有值等等，操作中key理解为链表的名字。

Redis的list类型其实就是一个每个子元素都是string类型的双向链表。链表的最大长度是(2的32次方)。我们可以通过push,pop操作从链表的头部或者尾部添加删除元素。这使得list既可以用作栈，也可以用作队列。

有意思的是list的pop操作还有阻塞版本的，当我们[lr]pop一个list对象时，如果list是空，或者不存在，会立即返回nil。但是阻塞版本的b[lr]pop则可以阻塞，当然可以加超时时间，超时后也会返回nil。为什么要阻塞版本的pop呢，主要是为了避免轮询。举个简单的例子如果我们用list来实现一个工作队列。执行任务的thread可以调用阻塞版本的pop去获取任务这样就可以避免轮询去检查是否有任务存在。当任务来时候工作线程可以立即返回，也可以避免轮询带来的延迟。说了这么多，接下来看一下实际操作的方法吧:

lpush

在key对应list的头部添加字符串元素
`redis 127.0.0.1:6379> lpush mylist "world"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> lpush mylist "hello"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1

1. "hello"
2. "world"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   在此处我们先插入了一个world，然后在world的头部插入了一个hello。其中lrange是用于取mylist的内容。

rpush

在key对应list的尾部添加字符串元素
`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist2 "hello"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist2 "world"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist2 0 -1

1. "hello"
2. "world"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   在此处我们先插入了一个hello，然后在hello的尾部插入了一个world。

linsert

在key对应list的特定位置之前或之后添加字符串元素
`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist3 "hello"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist3 "world"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> linsert mylist3 before "world" "there"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist3 0 -1

1. "hello"
2. "there"
3. "world"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   在此处我们先插入了一个hello，然后在hello的尾部插入了一个world，然后又在world的前面插入了there。

lset

设置list中指定下标的元素值(下标从0开始)
`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist4 "one"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist4 "two"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist4 "three"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lset mylist4 0 "four"
OK
redis 127.0.0.1:6379> lset mylist4 -2 "five"
OK
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist4 0 -1

1. "four"
2. "five"
3. "three"
   redis 127.0.0.1:6379>`
   在此处我们依次插入了one,two,three，然后将标是0的值设置为four，再将下标是-2的值设置为five。

lrem

从key对应list中删除count个和value相同的元素。 count>0时，按从头到尾的顺序删除，具体如下:
`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist5 "hello"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist5 "hello"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist5 "foo"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist5 "hello"
(integer) 4
redis 127.0.0.1:6379> lrem mylist5 2 "hello"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist5 0 -1

1. "foo"
2. "hello"
   redis 127.0.0.1:6379>`

count<0时，按从尾到头的顺序删除，具体如下：

`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist6 "hello"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist6 "hello"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist6 "foo"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist6 "hello"
(integer) 4
redis 127.0.0.1:6379> lrem mylist6 -2 "hello"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist6 0 -1

1. "hello"
2. "foo"
   redis 127.0.0.1:6379>`

count=0时，删除全部，具体如下:

`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist7 "hello"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist7 "hello"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist7 "foo"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist7 "hello"
(integer) 4
redis 127.0.0.1:6379> lrem mylist7 0 "hello"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist7 0 -1

1. "foo"
   redis 127.0.0.1:6379>`

ltrim

保留指定key 的值范围内的数据
`redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist8 "one"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist8 "two"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist8 "three"
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> rpush mylist8 "four"
(integer) 4
redis 127.0.0.1:6379> ltrim mylist8 1 -1
OK
redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist8 0 -1

1. "two"
2. "three"
3. "four"
   redis 127.0.0.1:6379>`

lpop

从list的头部删除元素，并返回删除元素
`redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1

1. "hello"
2. "world"
   redis 127.0.0.1:6379> lpop mylist
   "hello"
   redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
3. "world"
   redis 127.0.0.1:6379>`

rpop

从list的尾部删除元素，并返回删除元素
`redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist2 0 -1

1. "hello"
2. "world"
   redis 127.0.0.1:6379> rpop mylist2
   "world"
   redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist2 0 -1
3. "hello"
   redis 127.0.0.1:6379>`

rpoplpush

从第一个list的尾部移除元素并添加到第二个list的头部,最后返回被移除的元素值，整个操作是原子的.如果第一个list是空或者不存在返回nil
`redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist5 0 -1

1. "three"
2. "foo"
3. "hello"
   redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist6 0 -1
4. "hello"
5. "foo"
   redis 127.0.0.1:6379> rpoplpush mylist5 mylist6
   "hello"
   redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist5 0 -1
6. "three"
7. "foo"
   redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist6 0 -1
8. "hello"
9. "hello"
10. "foo"
    redis 127.0.0.1:6379>`

lindex

返回名称为key的list中index位置的元素
`redis 127.0.0.1:6379> lrange mylist5 0 -1

1. "three"
2. "foo"
   redis 127.0.0.1:6379> lindex mylist5 0
   "three"
   redis 127.0.0.1:6379> lindex mylist5 1
   "foo"
   redis 127.0.0.1:6379>`

llen

返回key对应list的长度
redis 127.0.0.1:6379> llen mylist5 (integer) 2 redis 127.0.0.1:6379>

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