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Redis 核心数据结构与常用命令详解

ds 2025/8/14 7:18:40

✅ 引言

Redis 不仅仅是一个“缓存”，它之所以强大，是因为它提供了 丰富且高效的核心数据结构，每种结构都针对特定场景进行了优化。掌握这些数据结构及其常用命令，是用好 Redis 的关键。

本文将系统讲解 Redis 的 五大核心数据结构：

✅ String（字符串）
✅ Hash（哈希）
✅ List（列表）
✅ Set（集合）
✅ ZSet（有序集合）

并为每种结构提供 真实应用场景 + 完整命令示例 + 使用建议，助你从“会用”到“用好”Redis。

📌 一、String（字符串）—— 最基础也最常用

1.1 特点

Redis 中最基本的数据类型。
二进制安全，可以存储文本、序列化对象、图片等。
单个 value 最大支持 512MB。

1.2 常用命令

# 1. 设置值
SET user:1:name "Alice"
OK# 2. 获取值
GET user:1:name
"Alice"# 3. 设置过期时间（秒）
SETEX session:abc123 3600 "user_id=1001"
OK# 4. 只有 key 不存在时才设置（实现分布式锁基础）
SETNX lock:order:123 "true"
(integer) 1  # 返回 1 表示设置成功# 5. 自增/自减（计数器神器）
INCR page:view:1001     # 浏览量 +1
(integer) 1
INCRBY score:user:1 10  # 分数 +10
(integer) 95# 6. 批量操作
MSET user:2:name "Bob" user:2:age "25"
OK
MGET user:1:name user:2:name
1) "Alice"
2) "Bob"

1.3 典型应用场景

🔁 缓存：存储用户信息、商品详情等。
📊 计数器：页面浏览量、点赞数、库存扣减。
🔐 分布式锁：使用 SETNX + EXPIRE 实现。
🧩 限流：结合 INCR 和 EXPIRE 实现滑动窗口限流。

📌 二、Hash（哈希）—— 存储对象的理想选择

2.1 特点

类似于 Java 中的 Map<String, String>。
适合存储一个对象的多个字段，避免“序列化大字符串”。
节省内存，支持对单个字段操作。

2.2 常用命令

# 1. 设置字段值
HSET user:1001 name "张三" age 30 email "zhangsan@example.com"
(integer) 3# 2. 获取单个字段
HGET user:1001 name
"张三"# 3. 获取所有字段和值
HGETALL user:1001
1) "name"
2) "张三"
3) "age"
4) "30"
5) "email"
6) "zhangsan@example.com"# 4. 获取所有字段名
HKEYS user:1001
1) "name"
2) "age"
3) "email"# 5. 获取所有值
HVALS user:1001
1) "张三"
2) "30"
3) "zhangsan@example.com"# 6. 字段值自增
HINCRBY user:1001 age 1
(integer) 31# 7. 判断字段是否存在
HEXISTS user:1001 phone
(integer) 0  # 不存在

2.3 典型应用场景

🧑 用户信息存储：将用户的不同属性作为字段存储。
🛒 购物车：cart:用户ID 作为 key，商品 ID 为 field，数量为 value。
📦 配置项管理：系统配置、用户偏好设置。

💡 优势：更新某个字段时，无需读取整个对象再序列化写回，高效且节省带宽。

📌 三、List（列表）—— 双端操作的队列/栈

3.1 特点

有序（按插入顺序）、可重复。
支持从 头部（left） 和 尾部（right） 插入/弹出。
底层是双向链表，插入删除快，随机访问慢。

3.2 常用命令

# 1. 从右侧（尾部）插入
RPUSH tasks "send_email" "generate_report"
(integer) 2# 2. 从左侧（头部）插入
LPUSH news:top "头条新闻1" "头条新闻2"
(integer) 2# 3. 从左侧弹出（消费）
LPOP tasks
"send_email"# 4. 从右侧弹出
RPOP tasks
"generate_report"# 5. 查看范围内的元素（0 到 -1 表示全部）
LRANGE news:top 0 -1
1) "头条新闻2"
2) "头条新闻1"# 6. 获取列表长度
LLEN news:top
(integer) 2# 7. 阻塞式弹出（消息队列核心）
BLPOP queue:work 30  # 阻塞最多 30 秒
# 如果有元素，立即返回；否则等待或超时返回 nil

3.3 典型应用场景

📢 消息队列：使用 LPUSH + BRPOP 实现简单的生产者-消费者模型。
📰 最新消息/动态：将最新动态 LPUSH 到列表，LRANGE 获取前 N 条。
🔁 栈/队列结构：实现 LIFO（后进先出）或 FIFO（先进先出）逻辑。

⚠️ 注意：List 不适合做“分页查询”，因为 LRANGE 是 O(N) 复杂度。

📌 四、Set（集合）—— 无序且唯一

4.1 特点

无序、元素不重复。
查询、插入、删除时间复杂度均为 O(1)。
支持交集、并集、差集等集合运算。

4.2 常用命令

# 1. 添加元素
SADD tags:1001 java python java  # 重复的 java 不会添加
(integer) 2# 2. 查看所有元素
SMEMBERS tags:1001
1) "python"
2) "java"# 3. 判断元素是否存在
SISMEMBER tags:1001 go
(integer) 0  # 不存在# 4. 随机弹出一个元素
SPOP tags:1001
"java"# 5. 集合运算
SADD user:1:interests music movie sport
SADD user:2:interests movie reading sport# 求交集（共同兴趣）
SINTER user:1:interests user:2:interests
1) "movie"
2) "sport"# 求并集
SUNION user:1:interests user:2:interests
1) "music"
2) "movie"
3) "sport"
4) "reading"# 求差集（user1 有但 user2 没有的）
SDIFF user:1:interests user:2:interests
1) "music"

4.3 典型应用场景

🎯 标签系统：文章标签、用户兴趣标签。
👥 好友关系/关注列表：存储用户关注的人。
🔍 去重：如统计活跃用户 ID（使用 SADD 自动去重）。
🤝 社交推荐：通过交集计算“共同好友”、“共同兴趣”。

📌 五、ZSet（有序集合）—— 带权重的集合

5.1 特点

有序（按 分数 score 排序）、元素唯一。
分数可以重复，元素不能重复。
支持按分数范围查询、排名查询。

5.2 常用命令

# 1. 添加成员（分数在前）
ZADD leaderboard 100 "Alice" 150 "Bob" 90 "Charlie"
(integer) 3# 2. 按分数升序查看（0 到 -1 表示全部）
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
1) "Charlie"
2) "90"
3) "Alice"
4) "100"
5) "Bob"
6) "150"# 3. 按分数降序查看
ZREVRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
1) "Bob"
2) "150"
3) "Alice"
4) "100"
5) "Charlie"
6) "90"# 4. 获取成员的分数
ZSCORE leaderboard "Alice"
"100"# 5. 获取成员排名（升序）
ZRANK leaderboard "Alice"
(integer) 1# 6. 获取成员逆序排名
ZREVRANK leaderboard "Alice"
(integer) 1# 7. 按分数范围查询
ZRANGEBYSCORE leaderboard 95 105 WITHSCORES
1) "Alice"
2) "100"# 8. 分数自增
ZINCRBY leaderboard 10 "Alice"
"110"

5.3 典型应用场景

🏆 排行榜：游戏积分、销售榜单、热门文章。
📅 延迟队列：将任务的执行时间戳作为 score，使用 ZRANGEBYSCORE 查询到期任务。
🕒 时间线：按时间戳排序的动态、日志。
📈 滑动窗口统计：结合 ZREMRANGEBYSCORE 实现。

✅ 总结对比表

数据结构	是否有序	是否允许重复	主要操作	典型用途
String	否	是	SET/GET/INCR	缓存、计数器、分布式锁
Hash	否	field 不重复	HSET/HGET/HINCRBY	对象存储、配置管理
List	是（插入顺序）	是	LPUSH/RPUSH/LPOP/RPOP	消息队列、最新列表
Set	否	否	SADD/SMEMBERS/SINTER	标签、去重、共同好友
ZSet	是（按 score）	member 不重复	ZADD/ZRANGE/ZRANK	排行榜、延迟队列