Redis - String 字符串

一、基本认识

字符串类型是Redis最基础的数据类型，关于字符串需要特别注意：

1. Redis中所有的键的 类型都是字符串类型，⽽且其他⼏种数据结构也都是在字符串类似基础上构建的，例如列表和集合的 元素类型是字符串类型，所以字符串类型能为其他4种数据结构的学习奠定基础。
2. 如图2-7 所⽰，字符串类型的值实际可以是字符串，包含⼀般格式的字符串或者类似JSON、XML格式的字符串；数字，可以是整型或者浮点型；甚⾄是⼆进制流数据，例如图⽚、⾳频、视频等。不过⼀个字符 串的最⼤值不能超过512MB。

由于Redis内部存储字符串完全是按照⼆进制流的形式保存的，所以Redis是不处理字符集 编码问题的，客⼾端传⼊的命令中使⽤的是什么字符集编码，就存储什么字符集编码。

图2-7字符串数据类型

二、常见命令

2.1、SET

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]

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

选项：

SET命令⽀持多种选项来影响它的⾏为：

• 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。

注意：由于带选项的SET命令可以被 SETNX 、 SETEX、PSETEX等命令代替，所以之后的版本中，Redis可能进⾏合并。

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)

⽰例：

 redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> SET mykey "Hello"OKredis> GET mykey"Hello"redis> SET mykey "World" NX(nil)redis> DEL mykey(integer) 1redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> SET mykey "World" XX(nil)redis> GET mykey(nil)redis> SET mykey "World" NXOKredis> GET mykey"World"redis> SET mykey "Will expire in 10s" EX 10OKredis> GET mykey"Will expire in 10s"redis> GET mykey  # 10秒之后(nil)

2.2、GET

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

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：key对应的value，或者nil当key不存在。

⽰例：

 redis> GET nonexisting(nil)redis> SET mykey "Hello""OK"redis> GET mykey"Hello"redis> DEL mykey(integer) 1redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> HSET mykey name Bob(integer) 1redis> GET mykey(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

2.3、MGET

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 ...]

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(N)N是key数量

返回值：对应value的列表

⽰例：

 redis> SET key1 "Hello""OK"redis> SET key2 "World""OK"redis> MGET key1 key2 nonexisting1) "Hello"2) "World"3) (nil)

2.4、MSET

⼀次性设置多个key的值。

语法：

 MSET key value [key value ...]

命令有效版本：1.0.1之后

时间复杂度：O(N)N是key数量

返回值：永远是OK

⽰例：

 redis> MSET key1 "Hello" key2 "World""OK"redis> GET key1"Hello"redis> GET key2"World"

图2-8多次getvs单次mget

 

 如图2-8所⽰，使⽤mget/mset由于可以有效地减少了⽹络时间，所以性能相较更⾼。假设⽹络耗 时1毫秒，命令执⾏时间耗时0.1毫秒，则执⾏时间如表2-2所⽰。

表2-21000次get和1次mget对⽐

操作	时间
1000 次get	1000 x1+1000x0.1=1100毫秒
1 次mget1000个键	1 x1+1000x0.1=101毫秒

        学会使⽤批量操作，可以有效提⾼业务处理效率，但是要注意，每次批量操作所发送的键的数量也不 是⽆节制的，否则可能造成单⼀命令执⾏时间过⻓，导致Redis阻塞。

2.5、SETNX

设置key-value但只允许在key之前不存在的情况下。

语法：

SETNX key value

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：1表⽰设置成功。0表⽰没有设置。

⽰例：

 redis> SETNX mykey "Hello"(integer) 1redis> SETNX mykey "World"(integer) 0redis> GET mykey"Hello"

三、计数命令

3.1、INCR

        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

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer类型的加完后的数值。

⽰例：

 redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> INCR mykey(integer) 1redis> SET mykey "10""OK"redis> INCR mykey(integer) 11redis> SET mykey "234293482390480948029348230948""OK"redis> INCR mykey(error) value is not an integer or out of rangeredis> SET mykey 'not a number'"OK"redis> INCR mykey(error) value is not an integer or out of range

3.2、INCRBY

        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

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer类型的加完后的数值。

⽰例：

 redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> INCRBY mykey 3(integer) 3redis> SET mykey "10""OK"redis> INCRBY mykey 3(integer) 13redis> INCRBY mykey "not a number"(error) ERR value is not an integer or out of rangeredis> SET mykey "234293482390480948029348230948""OK"redis> INCRBY mykey 3(error) value is not an integer or out of rangeredis> SET mykey 'not a number'"OK"redis> INCRBY mykey 3(error) value is not an integer or out of range

3.3、DECR

        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

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer类型的减完后的数值。

⽰例：

 redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> DECR mykey(integer) -1redis> SET mykey "10""OK"redis> DECR mykey(integer) 9redis> SET mykey "234293482390480948029348230948""OK"redis> DECR mykey(error) value is not an integer or out of rangeredis> SET mykey 'not a number'"OK"redis> DECR mykey(error) value is not an integer or out of range

3.4、DECYBY

        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

命令有效版本：1.0.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：integer类型的减完后的数值。

⽰例：

 redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> DECRBY mykey 3(integer) -3redis> SET mykey "10""OK"redis> DECRBY mykey 3(integer) 7redis> DECRBY mykey "not a number"(error) ERR value is not an integer or out of rangeredis> SET mykey "234293482390480948029348230948""OK"redis> DECRBY mykey 3(error) value is not an integer or out of rangeredis> SET mykey 'not a number'"OK"redis> DECRBY mykey 3(error) value is not an integer or out of range

3.5、INCRBYFLOAT

        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

命令有效版本：2.6.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：加/减完后的数值。

⽰例：

redis> SET mykey 10.50"OK"redis> INCRBYFLOAT mykey 0.1"10.6"redis> INCRBYFLOAT mykey -5"5.6"redis> SET mykey 5.0e3"OK"redis> INCRBYFLOAT mykey 2.0e2"5200"

        很多存储系统和编程语⾔内部使⽤CAS机制实现计数功能，会有⼀定的CPU开销，但在Redis中完全 不存在这个问题，因为Redis是单线程架构，任何命令到了Redis服务端都要顺序执⾏。

四、其他命令

4.1、APPEND

        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

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(1).追加的字符串⼀般⻓度较短,可以视为O(1).

返回值：追加完成之后string的⻓度。

⽰例：

 redis> EXISTS mykey(integer) 0redis> APPEND mykey "Hello"(integer) 5redis> GET mykey"Hello"redis> APPEND mykey " World"(integer) 11redis> GET mykey"Hello World"

4.2、GETRANGE

        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

命令有效版本：2.4.0之后

时间复杂度：O(N).N为[start,end]区间的⻓度.由于string通常⽐较短,可以视为是O(1)

返回值：string类型的⼦串

⽰例：

 redis> SET mykey "This is a string""OK"redis> GETRANGE mykey 0 3"This"redis> GETRANGE mykey -3 -1"ing"redis> GETRANGE mykey 0 -1"This is a string"redis> GETRANGE mykey 10 100"string"

4.3、SETRANGE

覆盖字符串的⼀部分，从指定的偏移开始。

语法：

SETRANGE key offset value

命令有效版本：2.2.0之后

时间复杂度：O(N),N为value的⻓度.由于⼀般给的value⽐较短,通常视为O(1)

返回值：替换后的string的⻓度。

⽰例：

 redis> SET key1 "Hello World""OK"redis> SETRANGE key1 6 "Redis"(integer) 11redis> GET key1"Hello Redis"

4.4、STRLEN

获取key对应的string的⻓度。当key存放的类似不是string时，报错。

语法：

STRLEN key

命令有效版本：2.2.0之后

时间复杂度：O(1）

返回值：string的⻓度。或者当key不存在时，返回0。

⽰例：

redis> SET mykey "Hello world"
"OK"redis> STRLEN mykey(integer) 11redis> STRLEN nonexisting(integer) 0

五、命令⼩结

        表2-3是字符串类型命令的效果、时间复杂度，开发⼈员可以参考此表，结合⾃⾝业务需求和数据⼤⼩选择合适的命令。

表2-3字符串类型命令⼩结

命令	执⾏效果	时间复杂度
set key value [keyvalue...]	设置 key 的值是 value	O(k),k是键个数
get key	获取 key 的值	O(1)
del key [key...]	删除指定的 key	O(k),k是键个数
mset key value [key value ...]	批量设置指定的 key 和 value	O(k),k是键个数
mget key [key...]	批量获取 key 的值	O(k),k是键个数
incr key	指定的key的值+1	O(1)
decr key	指定的key的值-1	O(1）
incr by key n	指定的key的值+n	O(1)
decr by key n	指定的key的值-n	O(1)
incrbyfloat key n	指定的key的值+n	O(1)
append key value	指定的 key 的值追加 value	O(1)
strlen key	获取指定 key 的值的⻓度	O(1)
setrange key offset value	覆盖指定 key 的从 offset 开始的部分值	O(n)，n是字符 串⻓度,通常视 为O(1)
get range key start end	获取指定 key 的从 start 到 end 的部分值	O(n)，n是字符 串⻓度,通常视 为O(1)

六、内部编码

字符串类型的内部编码有3种：

• int：8个字节的⻓整型。
• embstr：⼩于等于39个字节的字符串。
• raw：⼤于39个字节的字符串。

Redis 会根据当前值的类型和⻓度动态决定使⽤哪种内部编码实现。

整型类型⽰例如下：

 127.0.0.1:6379> set key 6379OK127.0.0.1:6379> object encoding key"int"

短字符串⽰例如下：

# ⼩于等于 39 个字节的字符串127.0.0.1:6379> set key "hello"OK127.0.0.1:6379> object encoding key"embstr"

⻓字符串⽰例如下：

# ⼤于 39 个字节的字符串127.0.0.1:6379> set key "one string greater than 39 bytes ........"OK127.0.0.1:6379> object encoding key"raw"

七、典型使⽤场景

7.1、缓存（Cache）功能

        图2-10是⽐较典型的缓存使⽤场景，其中Redis作为缓冲层，MySQL作为存储层，绝⼤部分请 求的数据都是从Redis中获取。由于Redis具有⽀撑⾼并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和 降低后端压⼒的作⽤。

图2-10Redis+MySQL组成的缓存存储架构

 下⾯的伪代码模拟了图2-10的业务数据访问过程：

1. 假设业务是根据⽤⼾uid获取⽤⼾信息

UserInfo getUserInfo(long uid) {...
}

2. ⾸先从Redis获取⽤⼾信息，我们假设⽤⼾信息保存在"user:info:<uid>"对应的键中：

// 根据 uid 得到 Redis 的键
String key = "user:info:" + uid;// 尝试从 Redis 中获取对应的值
String value = Redis 执⾏命令：get key;// 如果缓存命中（hit）
if (value != null) {// 假设我们的⽤⼾信息按照 JSON 格式存储UserInfo userInfo = JSON 反序列化(value);return userInfo;
}

3. 如果没有从Redis中得到⽤⼾信息，及缓存miss，则进⼀步从MySQL中获取对应的信息，随后写 ⼊缓存并返回：

// 如果缓存未命中（miss）
if (value == null) {// 从数据库中，根据 uid 获取⽤⼾信息UserInfo userInfo = MySQL 执⾏ SQL：select * from user_info where uid = <uid>// 如果表中没有 uid 对应的⽤⼾信息if (userInfo == null) {响应 404return null;}// 将⽤⼾信息序列化成 JSON 格式 String value = JSON 序列化(userInfo);// 写⼊缓存，为了防⽌数据腐烂（rot），设置过期时间为 1 ⼩时（3600 秒）Redis 执⾏命令：set key value ex 3600// 返回⽤⼾信息return userInfo;}

        通过增加缓存功能，在理想情况下，每个⽤⼾信息，⼀个⼩时期间只会有⼀次MySQL查询，极⼤地提 升了查询效率，也降低了MySQL的访问数。

与MySQL等关系型数据库不同的是，Redis没有表、字段这种命名空间，⽽且也没有对键名
有强制要求（除了不能使⽤⼀些特殊字符）。但设计合理的键名，有利于防⽌键冲突和项⽬
的可维护性，⽐较推荐的⽅式是使⽤"业务名:对象名:唯⼀标识:属性"作为键名。例如
MySQL的数据库名为vs，⽤⼾表名为user_info，那么对应的键可以使⽤
"vs:user_info:6379"、"vs:user_info:6379:name" 来表⽰，如果当前Redis只会被⼀个业务
使⽤，可以省略业务名"vs:"。如果键名过程，则可以使⽤团队内部都认同的缩写替代，例如
"user:6379:friends:messages:5217"可以被"u:6379:fr:m:5217"代替。毕竟键名过⻓，还
是会导致Redis的性能明显下降的。

7.2、计数（Counter）功能

        许多应⽤都会使⽤Redis作为计数的基础⼯具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数 据可以异步处理或者落地到其他数据源。如图2-11所⽰，例如视频⽹站的视频播放次数可以使⽤ Redis来完成：⽤⼾每播放⼀次视频，相应的视频播放数就会⾃增1。

// 在 Redis 中统计某视频的播放次数
long incrVideoCounter(long vid) {key = "video:" + vid;long count = Redis 执⾏命令：incr keyreturn counter;}

实际中要开发⼀个成熟、稳定的真实计数系统，要⾯临的挑战远不⽌如此简单：防作弊、按
照不同维度计数、避免单点问题、数据持久化到底层数据源等。

7.3、共享会话（Session）

        如图2-12所⽰，⼀个分布式Web服务将⽤⼾的Session信息（例如⽤⼾登录信息）保存在各⾃ 的服务器中，但这样会造成⼀个问题：出于负载均衡的考虑，分布式服务会将⽤⼾的访问请求均衡到 不同的服务器上，并且通常⽆法保证⽤⼾每次请求都会被均衡到同⼀台服务器上，这样当⽤⼾刷新⼀ 次访问是可能会发现需要重新登录，这个问题是⽤⼾⽆法容忍的。

图2-12Session分散存储

         为了解决这个问题，可以使⽤Redis将⽤⼾的Session信息进⾏集中管理，如图2-13所⽰，在这种模 式下，只要保证Redis是⾼可⽤和可扩展性的，⽆论⽤⼾被均衡到哪台Web服务器上，都集中从 Redis 中查询、更新Session信息。

图2-13Redis集中管理Session

7.4、⼿机验证码

        很多应⽤出于安全考虑，会在每次进⾏登录时，让⽤⼾输⼊⼿机号并且配合给⼿机发送验证码， 然后让⽤⼾再次输⼊收到的验证码并进⾏验证，从⽽确定是否是⽤⼾本⼈。为了短信接⼝不会频繁访 问，会限制⽤⼾每分钟获取验证码的频率，例如⼀分钟不能超过5次。

此功能可以⽤以下伪代码说明基本实现思路：

String 发送验证码(phoneNumber) {key = "shortMsg:limit:" + phoneNumber;// 设置过期时间为 1 分钟（60 秒）    // 使⽤ NX，只在不存在 key 时才能设置成功    bool r = Redis 执⾏命令：set key 1 ex 60 nxif (r == false) {// 说明之前设置过该⼿机的验证码了        long c = Redis 执⾏命令：incr keyif (c > 5) {// 说明超过了⼀分钟 5 次的限制了           // 限制发送            return null;}}// 说明要么之前没有设置过⼿机的验证码；要么次数没有超过 5 次     String validationCode = ⽣成随机的 6 位数的验证码();validationKey = "validation:" + phoneNumber;// 验证码 5 分钟（300 秒）内有效     Redis 执⾏命令：set validationKey validationCode  ex 300;// 返回验证码，随后通过⼿机短信发送给⽤⼾     return validationCode ;}// 验证⽤⼾输⼊的验证码是否正确
bool 验证验证码(phoneNumber, validationCode) {validationKey = "validation:" + phoneNumber;String value = Redis 执⾏命令：get validationKey;if (value == null) {// 说明没有这个⼿机的验证码记录，验证失败        return false;}if (value == validationCode) {return true;} else {return false;}}

        以上介绍了使⽤Redis的字符串数据类型可以使⽤的⼏个场景，但其适⽤场景远不⽌于此，开发 ⼈员可以结合字符串类型的特点以及提供的命令，充分发挥⾃⼰的想象⼒，在⾃⼰的业务中去找到合 适的场景去使⽤Redis的字符串类型。