Redis入门教程（一）：基本数据类型

一、Redis是什么？为什么你需要它？

        Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的内存数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。与传统的关系型数据库不同，Redis将数据存储在内存中，使其读写速度达到惊人的11万次读/秒和8.1万次写/秒。同时支持数据持久化，重启后数据不丢失，完美平衡了速度与可靠性。

Redis的五大核心优势：

1. 丰富的数据结构：支持字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）等18

2. 原子性操作：所有操作要么完全执行要么完全不执行，特别适合高并发场景

3. 持久化机制：支持RDB快照和AOF日志两种持久化方式，确保数据安全

4. 发布/订阅功能：原生支持消息队列，轻松实现系统解耦

5. 跨平台：支持Linux、Windows、macOS等主流操作系统

二、Redis的典型应用场景

• 高速缓存：将MySQL热点数据缓存到Redis，提升网页加载速度

• 会话存储：分布式系统中存储用户登录状态，解决Session共享问题

• 实时排行榜：利用有序集合实现游戏积分实时排名

• 消息队列：通过List的LPUSH/BRPOP实现任务队列

• 社交关系：用集合（Set）存储好友列表，快速计算共同好友

三、数据类型详解

3.1 字符串（String）：Redis 最基础的数据类型​

        字符串是 Redis 中最常用也最基础的数据类型，它能存储文本、数字甚至二进制数据，单个字符串的最大容量为 512MB。从底层实现来看，Redis 的字符串并非简单的 C 语言字符串，而是采用了简单动态字符串（SDS） 结构，这种结构不仅能高效支持字符串的拼接、截断等操作，还能避免缓冲区溢出问题。​

核心特性​

• 可以存储文本、数字、二进制数据（如图片、序列化对象）​

• 支持原子性的自增、自减操作​

• 能设置过期时间，适合实现缓存功能​

常用命令​

• SET key value [EX seconds] [PX milliseconds]

    设置键值对，可指定过期时间（EX 为秒，PX 为毫秒）。

          例如SET username "zhangsan" EX 3600表示设置username的值为zhangsan，1 小时后过期。​

• GET key

  获取键对应的 value，若键不存在则返回nil。​

• INCR key

  将键对应的数字值自增 1，若键不存在则先初始化为 0 再自增，返回结果为自增后的值。​

• DECR key

  将键对应的数字值自减 1，用法与INCR类似。​

• APPEND key value

  在原字符串后追加内容，返回追加后的总长度。例如APPEND message " world"会在message原 value 后加上 “world”。​

• STRLEN key

  返回字符串的长度。​

应用场景​

• 缓存热点数据：将数据库中频繁访问的数据缓存到 Redis 字符串中，如商品详情、用户信息等，设置合理的过期时间可减轻数据库压力。​

• 计数器：利用INCR和DECR实现网站访问量统计、商品库存计数等功能，由于 Redis 操作的原子性，可避免并发问题。​

• 分布式锁：通过SET key value NX EX seconds命令实现分布式锁，NX表示仅当键不存在时才设置成功，结合过期时间防止死锁。​

• 会话存储：将用户登录后的会话信息序列化为字符串存储，实现分布式系统中的会话共享。

3.2 哈希（Hash）：存储对象的理想选择​

        哈希类型类似于 Java 中的HashMap或 Python 中的字典，它允许一个键对应多个字段 - 值对，非常适合存储结构化数据。哈希类型的底层实现采用两种结构：当数据量较小时使用压缩列表（ziplist），当数据量增大后自动转换为哈希表（hashtable），这种动态调整机制保证了哈希类型的高效性。​

核心特性​

• 一个哈希表最多可包含 2^32 - 1 个字段 - 值对​

• 字段和值都是字符串类型​

• 支持对单个字段进行操作，无需修改整个对象​

常用命令​

• HSET key field value [field value ...]

  为哈希表设置一个或多个字段 - 值对，返回成功设置的字段数量。例如HSET user:100 name "zhangsan" age "25"为user:100哈希表设置name和age字段。​

• HGET key field

  获取哈希表中指定字段的值。​

• HMGET key field1 field2 ...

  获取哈希表中多个字段的值。​

• HGETALL key

  返回哈希表中所有字段和值。​

• HDEL key field1 field2 ...

  删除哈希表中的一个或多个字段，返回删除的字段数量。​

• HKEYS key

  返回哈希表中所有字段名。​

• HVALS key

  返回哈希表中所有字段值。​

• HLEN key

  返回哈希表中字段的数量。​

• HEXISTS key field

  判断哈希表中是否存在指定字段，存在返回 1，不存在返回 0。​

应用场景​

• 存储对象数据：如用户信息（姓名、年龄、邮箱）、商品信息（名称、价格、库存）等结构化数据，相比使用多个字符串存储，哈希类型能更清晰地组织数据，减少键的数量。​

• 用户属性管理：可方便地新增、修改或删除用户的单个属性，无需操作整个用户对象。​

• 购物车实现：以用户 ID 为键，商品 ID 为字段，购买数量为值，实现购物车功能，通过HINCRBY可轻松修改商品数量。

3.3列表（List）：有序集合的灵活实现​

        Redis 的列表是一种有序的字符串集合，允许元素重复，其底层实现采用双向链表或压缩列表（当数据量较小时）。列表支持在两端进行插入和删除操作，且操作时间复杂度为 O (1)，这使得列表非常适合实现队列、栈等数据结构。​

核心特性​

• 元素按插入顺序排序，可重复存储​

• 支持从头部和尾部插入、删除元素​

• 可通过索引获取或修改元素，但索引操作时间复杂度为 O (n)​

常用命令​

• LPUSH key value1 [value2 ...]

  在列表头部插入一个或多个元素，返回插入后列表的长度。​

• RPUSH key value1 [value2 ...]

  在列表尾部插入一个或多个元素，返回插入后列表的长度。​

• LPOP key

  移除并返回列表的头部元素。​

• RPOP key

  移除并返回列表的尾部元素。​

• LRANGE key start stop

  返回列表中从start到stop索引范围内的元素（包含两端），索引从 0 开始，负数表示从尾部开始计数（如 - 1 表示最后一个元素）。例如LRANGE messages 0 9返回列表前 10 个元素。​

• LLEN key

  返回列表的长度。​

• LREM key count value

  从列表中删除count个值为value的元素，count为正数时从头部开始删除，为负数时从尾部开始删除。​

• LSET key index value

  将列表中指定索引的元素设置为新值，若索引超出范围则返回错误。​

应用场景​

• 消息队列：使用LPUSH和RPOP实现先进先出（FIFO）的消息队列，生产者通过LPUSH向列表头部添加消息，消费者通过RPOP从尾部获取消息。​

• 栈结构：使用LPUSH和LPOP实现后进先出（LIFO）的栈结构。​

• 最新消息展示：如社交平台的朋友圈动态、新闻网站的最新资讯，通过LPUSH添加新消息，LRANGE获取最新的 N 条消息。​

• 排行榜：结合LTRIM命令可实现只保留最新的 N 条数据，例如LTRIM activities 0 99只保留列表中前 100 条活动记录。

 

3.5集合（Set）：无序去重的集合类型​

        集合是 Redis 中的无序集合，它不允许元素重复，底层实现采用哈希表或整数集合（intset）（当元素都是整数且数量较少时）。集合支持丰富的集合运算，如交集、并集、差集等，这使得它在社交关系、标签系统等场景中非常有用。​

核心特性​

• 元素无序且唯一，不允许重复​

• 支持高效的添加、删除和查找操作（时间复杂度为 O (1)）​

• 提供强大的集合运算功能​

常用命令​

• SADD key member1 [member2 ...]

  向集合中添加一个或多个元素，返回成功添加的元素数量（不包含已存在的元素）。例如SADD tags "java" "python" "redis"向tags集合添加三个标签。​

• SMEMBERS key

  返回集合中所有元素。​

• SISMEMBER key member

  判断元素是否为集合的成员，是返回 1，否返回 0。​

• SREM key member1 [member2 ...]

  从集合中删除一个或多个元素，返回成功删除的元素数量。​

• SCARD key

  返回集合的元素数量。​

• SPOP key [count]

  随机从集合中删除并返回count个元素，默认返回 1 个。​

• SRANDMEMBER key [count]

  随机返回集合中count个元素，不会删除元素。​

• SINTER key1 key2 ...

  返回多个集合的交集。​

• SUNION key1 key2 ...

  返回多个集合的并集。​

• SDIFF key1 key2 ...

  返回多个集合的差集（存在于第一个集合但不存在于其他集合的元素）。​

应用场景​

• 好友关系管理：存储用户的好友列表，通过SINTER计算两个用户的共同好友，SUNION合并多个好友列表。​

• 标签系统：为文章、商品等添加标签，通过SADD添加标签，SMEMBERS获取所有标签，SINTER查找同时拥有多个标签的内容。​

• 去重操作：利用集合元素的唯一性，对数据进行去重处理，如记录用户的浏览历史，避免重复记录。​

• 抽奖系统：使用SPOP或SRANDMEMBER实现随机抽奖功能，SPOP会删除抽中的元素，SRANDMEMBER则不会。​

3.3有序集合（Sorted Set）：带分数的有序集合​

        有序集合是 Redis 中最具特色的数据类型之一，它结合了集合和排序的特性，每个元素都关联一个分数（score），并按照分数从小到大排序。底层实现采用跳跃表（skiplist） 和哈希表，跳跃表保证了高效的排序和范围查询，哈希表则用于快速查找元素的分数。​

核心特性​

• 元素唯一且有序，排序依据是元素的分数​

• 支持按分数范围查询和排序​

• 添加、删除和查找操作的时间复杂度为 O (logN)​

常用命令​

• ZADD key score1 member1 [score2 member2 ...]

  向有序集合中添加一个或多个元素及其分数，返回成功添加的元素数量。例如ZADD ranking 95 "zhangsan" 88 "lisi" 92 "wangwu"向ranking有序集合添加三个用户及其分数。​

• ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

  返回有序集合中指定范围的元素，按分数从小到大排序，WITHSCORES选项可同时返回元素的分数。例如ZRANGE ranking 0 4 WITHSCORES返回排名前 5 的用户及其分数。​

• ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

  返回有序集合中指定范围的元素，按分数从大到小排序。​

• ZSCORE key member

  返回元素在有序集合中的分数。​

• ZINCRBY key increment member

  为有序集合中的元素增加分数，返回增加后的分数。例如ZINCRBY ranking 2 "zhangsan"将zhangsan的分数增加 2。​

• ZCARD key

  返回有序集合的元素数量。​

• ZCOUNT key min max

  返回分数在min到max范围内的元素数量。​

• ZRANK key member

  返回元素按分数从小到大排序后的排名（从 0 开始）。​

• ZREVRANK key member

  返回元素按分数从大到小排序后的排名（从 0 开始）。​

应用场景​

• 排行榜系统：如游戏积分排名、考试成绩排名、商品销量排名等，通过ZADD添加或更新分数，ZREVRANGE获取排名靠前的用户。​

• 带权重的消息队列：为消息设置分数作为优先级，消费者通过ZREVRANGE按优先级获取消息。​

• 范围查询：如查询分数在 90 - 100 分之间的学生、价格在 100 - 500 元之间的商品等，使用ZCOUNT和ZRANGEBYSCORE实现。​

• 时间序列数据：将时间戳作为分数，存储监控数据、日志时间等，可按时间范围查询数据。

 

命令速记表

数据类型	写入命令	读取命令	删除命令
字符串	SET	GET	DEL
哈希	HSET	HGET	HDEL
列表	LPUSH	LRANGE	LPOP

总结 

        Redis凭借其毫秒级响应和灵活的数据模型，已成为现代应用栈的核心组件。无论是缓解数据库压力，还是实现实时排行榜，亦或构建消息队列，它都能游刃有余。掌握Redis，就是为你的系统装上高性能引擎 。

学习资源扩展：

• 官方文档：Docs

• 命令大全：redis 命令手册