Redis相关命令详解与原理
Redis是什么？
Redis 是Remote Dictionary Server(Redis) 的缩写，是一个使用 C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型的Key-Value数据库，并提供多种语言的API。
它是一种 NoSQL（not-only sql，泛指非关系型数据库）的数据库，可以用作数据库、缓存、消息中间件、分布式锁等。
Redis 的特点和功能
- 性能优秀，数据在内存中，读写速度非常快，支持并发 10W QPS（每秒查询量）。
- 单进程单线程，是线程安全的，采用 IO 多路复用机制。
- 丰富的数据类型，支持字符串（strings）、散列（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）等。
- 支持数据持久化。
- 可以将内存中数据保存在磁盘中，重启时加载。
- 主从复制，哨兵，高可用。
- 可以用作分布式锁。
- 可以作为消息中间件使用，支持发布订阅
Redis工作模式
Redis 基于 客户端-服务器模型：
客户端发送请求（如 GET、SET）
→ Redis 处理请求（在内存中）
→ Redis 立即返回响应（低延迟）
与MySQL的区别
| Redis | MySQL | |
| 数据类型 | 支持字符串、哈希、列表、集合、有序集合等丰富数据类型 | 主要有整型、浮点型、字符型、日期时间型等 |
| 存储方式 | 主要是内存（读写速度快，适合缓存） | 磁盘（速度相对较慢，适合存储） |
| 使用场景 | 缓存、排行榜、消息队列 | 持久化存储、复杂查询 |
| 支持事务 | 基础事务支持 | 完整事务机制（ACID） |
| 数据持久化 | 提供RDB和AOF等，但并非实时持久化 | 实时持久化 |
安装编译和启动
git clone https://gitee.com/mirrors/redis.git -b 6.2cd redismakemake testmake install# 默认安装在 /usr/local/bin# redis-server 是服务端程序
# redis-cli 是客户端程序mkdir redis-data# 把redis文件夹下 redis.conf 拷贝到 redis-data# 修改 redis.conf# requirepass 修改密码 123456# daemonize yescd redis-dataredis-server redis.conf# 通过 redis-cli 访问 redis-serverredis-cli -h 127.0.0.1 -a 123456
redis的value类型编码
Redis 会根据 数据的类型 + 内容大小 + 特性 来动态的选择最优的编码方式，即省内存又加快速度。
string类型
| 编码方式 | 长度规定 |
| int | 字符串长度小于等于 20 且能转成整数 |
| embstr | 字符串长度小于等于 44 |
| raw | 字符串长度大于 44 |
基础命令
| 命令 | 功能说明 |
| SET key value | 设置键的值 |
| GET key | 获取键的值 |
| SETEX key seconds value | 设置键并指定过期时间 |
| INCR key/ DECR key | 数值型累加 / 累减 |
| INCRBY key n/ DECRBY key n | 按指定数值增减 |
| APPEND key value | 追加内容到原字符串 |
| STRLEN key | 获取字符串长度 |
| GETRANGE key start end | 获取指定范围的子串 |
| SETRANGE key offset value | 替换子串 |
应用
1.对象存储
SET role:10001 '{["name"]:"kk",["sex"]:"male",["age"]:30}'SET role:10002 '{["name"]:"mm",["sex"]:"male",["age"]:30}'# 极少修改，对象属性字段很少改变的时候
GET role:100012.累加器
#统计阅读数 累计加1
incr reads
# 累计加100
incrby reads 1003.分布式锁
# 加锁 加锁 和 解析 redis 实现是 非公平锁 ectd zk 用来实现公平锁
# 阻塞等待 阻塞连接的方式
# 介绍简单的原理： 事务
setnx lock 1 # 不存在才能设置 定义加锁行为 占用锁
setnx lock uuid # expire 30 过期
set lock uuid nx ex 30# 释放锁
del lockif (get(lock) == uuid)del(lock);4.位运算
# 猜测一下 string 是用的 int 类型 还是 string 类型
# 月签到功能 10001 用户id 202106 2021年6月份的签到 6月份的第1天
setbit sign:10001:202106 1 1# 计算 2021年6月份 的签到情况
bitcount sign:10001:202106# 获取 2021年6月份 第二天的签到情况 1 已签到 0 没有签到
getbit sign:10001:202106 2
list类型
双向链表实现，列表首尾操作（删除和增加）时间复杂度O(1)；查找中间元素时间复杂度为 O(n)；
列表中数据是否压缩的依据：
- 元素长度小于 48，不压缩；
- 元素压缩前后长度差不超过 8，不压缩；
基础命令
| 命令 | 功能说明 |
| LPUSH key value | 从左侧插入 |
| RPUSH key value | 从右侧插入 |
| LPOP key | 弹出左边第一个元素 |
| RPOP key | 弹出右边第一个元素 |
| LRANGE key start stop | 获取指定范围内的元素 |
| LLEN key | 获取列表长度 |
| LREM key count value | 删除指定值的元素（count 为次数） |
| LTRIM key start stop | 截取指定范围，保留该范围 |
| LSET key index value | 设置索引位置的值 |
| LINDEX key index | 获取指定索引的元素 |
| BLPOP key [key2...] timeout | 阻塞式左弹出 |
| BRPOP key [key2...] timeout | 阻塞式右弹出 |
应用
1.栈（先进后出 FILO）
LPUSH + LPOP
# 或者
RPUSH + LPOP2.队列（先进先出 FIFO）
LPUSH + RPOP
# 或者
RPUSH + LPOP3.阻塞队列（blocking queue）
LPUSH + BRPOP
# 或者
RPUSH + BLPOP4.异步消息队列
#结合生产/消费模型，通过 List 实现轻量级消息队列，支持异步处理和消费速度差异
# 生产者写入日志消息
RPUSH logs:system "log1"
RPUSH logs:system "log2"# 消费者阻塞式读取
BLPOP logs:system 0
5.获取固定窗口记录
#每次登录都插入新记录，只保留前 N 条，模拟滑动窗口效果
LPUSH login:user:1001 "2025-04-15T10:00"
LTRIM login:user:1001 0 4 # 保留最近5条
hash类型
散列表，在很多高级语言当中包含这种数据结构；c++ unordered_map 通过 key 快速索引 value；
基础命令
| 命令 | 功能说明 |
| HSET key field value | 设置哈希表字段的值 |
| HGET key fileld | 获取哈希表字段的值 |
| HDEL key field | 删除一个或多个字段 |
| HEXISTS key field | 判断哈希表中所有字段和值 |
| HGETALL key | 获取哈希表中所有字段和值 |
| HKEYS key | 获取所有字段名 |
| HVALS key | 获取所有字段值 |
| HMSET key field value1 field value2 | 批量设置字段值 |
| HMGET key field1 field2 ... | 批量获取字段值 |
| HLEN key | 获取字段数量 |
| HINCRBY key field increment | 整数值自增 |
| HINCRBYFLOAT key field increment | 浮点数值自增 |
存储结构
节点数量大于 512（hash-max-ziplist-entries） 或所有字符串长度大于 64（hash-max-ziplist value），则使用 dict 实现；
节点数量小于等于 512 且有一个字符串长度小于 64，则使用 ziplist 实现；
应用
1.存储对象
#一个 key 代表一个对象，多个 field 对应字段名，模拟关系型数据库中一行记录
HSET user:1001 name "Alice"
HSET user:1001 age "24"
HSET user:1001 email "alice@example.com"
HGETALL user:1001set类型
集合；用来存储唯一性字段，不要求有序
基础命令
| 命令 | 功能说明 |
| SADD key member [member ...] | 添加一个或多个元素到集合中 |
| SREM key member [member ...] | 移除一个或多个元素 |
| SISMEMBER key member | 判断元素是否存在 |
| SCARD key | 获取集合元素数量 |
| SMEMBERS key | 返回集合中所有元素 |
| SRANDMEMBER key [count] | 随机返回一个或多个元素 |
| SPOP key [count] | 随即弹出元素 |
| SMOVE source destination member | 将元素从一个集合移动到另一个集合 |
| SDIFF key1 key2 | 返回 key1 有但 key2 没有的元素 |
| SINTER key1 key2 | 返回 key1 和 key2 的交集 |
| SUNION key1 key2 | 返回两个集合的并集 |
存储结构
- 元素都为整数且节点数量小于等于 512（set-max-intset-entries），则使用整数数组存储；
- 元素当中有一个不是整数或者节点数量大于 512，则使用字典存储；
应用
1.抽奖
# 添加抽奖用户sadd Award:1 10001 10002 10003 10004 10005 10006sadd Award:1 10009# 查看所有抽奖用户smembers Award:1# 抽取多名幸运用户srandmember Award:1 102.共同关注
sadd follow:A mark king darren mole vicosadd follow:C mark king darrensinter follow:A follow:C3.推荐好友
sadd follow:A mark king darren mole vicosadd follow:C mark king darren# C可能认识的人：sdiff follow:A follow:Czset类型
有序集合；用来实现排行榜；它是一个有序唯一；
基础命令
| 命令 | 功能说明 |
| ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...] | 添加到键为key有序集合（sorted set）里面 |
| ZREM key member [member ...] | 从键为key有序集合中删除 member 的键值对 |
| ZSCORE key member | 返回有序集key中，成员member的score值 |
| ZINCRBY key increment member | 为有序集key的成员member的score值加上增量increment |
| ZCARD key | 返回key的有序集元素个数 |
| ZRANK key member | 返回有序集key中成员member的排名 |
| ZRANGE key start stop [WITHSCORES] | 返回存储在有序集合key中的指定范围的元素 |
| ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] | 返回有序集key中，指定区间内的成员(逆序) |
存储结构
节点数量大于 128 或者有一个字符串长度大于 64，则使用跳表（skiplist）；
节点数量小于等于 128（zset-max-ziplist-entries）且所有字符串长度小于等于 64（zset-max ziplist-value），则使用 ziplist 存储；
- 数据少的时候，节省空间； $O(n)$
- 数量多的时候，访问性能；$O(1)$ or $O(log_{2}{n})$
应用
1.百度热榜
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