Redis基本操作——String(实战篇)

原创

迷彩编程 2022-05-16 10:31:05 ©著作权

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小喵的唠叨话：上一篇博客，我们详细的介绍了Redis 中String数据类型的底层实现，相信大家已经在原理上掌握的相当不错了。这次，我们就介绍Redis的命令行操作。当然，我们实际开发的时候可能不会太经常直接用到Redis的命令，而是通过一些数据库的封装来操控（就像我们虽然会使用SQL，但是实际开发的时候，总是有一些特别好用的库，既安全又方便）。但是，学习最基础的Redis命令，是针对各种语言的以不变应万变的法宝，毕竟库是针对于语言的。同时，学会了Redis的基本命令，将来对各种库的掌握也能更迅速。

Redis基本操作——String(实战篇)

关于Redis的命令，主要参考Redis的官方文档(http://redis.io/commands#string)。小喵这里主要像是翻译一下，并且给出一些实用的例子。排版上，小喵按功能重新组织了一下指令，并将比较常用的指令放在了最前面。同时也增加了锚点，方便大家查阅。小喵这里的Redis版本是3.0.7，应该是目前的最新版。

注：redis的命令（SET，GET等）是不区分大小写的（KEY和VALUE区分的），为了方便所以小喵的操作可能都是小写的。

指令清单:

APPEND
BITCOUNT
BITOP
BITPOS
DECR
DECRBY
GET
GETBIT
GETRANGE
GETSET
INCR
INCRBY
INCRBYFLOAT
MGET
MSET
MSETNX
PSETEX
SET
SETBIT
SETEX
SETNX
SETRANGE
STRLEN

一，SET的相关操作

1，SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

Set the string value of a key

将键key设置成指定的字符串value。

我们知道Redis是一种key-value数据库（当然这么说可能不够严谨，因为Redis支持很多高级的数据结构）。因此所有的数据都是通过key来访问，key就是键。

SET指令可以将字符串的value和key绑定在一起。

如果不加额外的参数。当key中已经保存了一个值的话，这个值会被覆盖成新的值，并且忽略掉原始类型（一个key对应的不一定是一个字符串，也可以是List等其他的数据结构，这些结构在后面的文章里面会陆续介绍）；如果key不存在，那么则会在数据库中新增一个key，对应的值就是你刚刚设置的。

例子：

redis> get name
(nil)
redis> set name miaoerduo
OK
redis> get name
"miaoerduo"
redis> set name miao
OK
redis> get name
"miao"

GET命令用于查看key对应的值，我们下面会讲到。

第一个get，由于name这个key不存在，因此我们得到的结果是nil，也就是说空。

之后我们设置一次，然后就get到我们的结果了。之后再设置一次，会发现结果已经被覆盖。

这就是set命令的基本用法。

我们看到文档的后面有一些可选的参数。下面依次来介绍：

EX seconds：设置key的过时时间，单位为秒。

PX milliseconds：设置key的过期时间，单位为毫秒。

以ex为例：

redis> set name miaoerduo ex 10
 OK
 redis> get name
 "miaoerduo"
 redis> get name
 (nil)

我们设置了name的过期时间为10秒。

在设置完name之后，立刻获取name的值，可以得到正确的输出。但是过了10s之后，发现只能得到一个nil。说明这个key已经被清空了。

那么这个设置有什么作用呢？

我们说几个常见的应用场景：

a，验证码

我们经常在登录一些网站或是进行付款等操作的时候，都会收到一些验证码，并且说10min后失效。

实际上就可以通过下面一条指令来实现：

set phone_num code ex 600

用手机号作为key，验证码作为值，超时6min。这样当你输入好验证码，提交的时候，后台就可以了先get phone_num，再比较你的输入和数据库里面存的值，从而完成身份的验证。

b，session

早前，网站通过cookie来保存用户的用户名和密码，之后出现了很多的安全隐患，因此就提出了session的机制。

用户登陆成功之后，本地的cookie会保留一个较长的随机码，而网站后的后台则存储了这个随机码和你的用户id的对应关系。在你第二次登录的时候，cookie会传输到后台，而后台则根据你的随机码，获取你的用户信息，如果符合，则自动登录。这样，即使网站上有不法分子获取了你的cookie，也得不到你的任何信息，因为你的真实的有用的信息都存储在网站的后台。

我们在登录邮箱的时候，通常都会有一个选项，7天内自动登录。这其实就是给后台存的session设置了一个超时。聪明的你是不是已经会自己实现了呢？

NX：（if Not eXist）只有键key不存在的时候才会设置key的值

XX：只有键key存在的时候才会设置key的值

NX通常用于实现锁机制，XX的功能，小喵暂时木有头绪。。。想到应用场景的筒子们可以留言告诉小喵，小喵看到了一定会更新的。

举个例子：

redis> del name
(integer) 0
redis> get name
(nil)
redis> set name miaoerduo nx
OK
redis> set name miaoerduo nx
(nil)
redis> get name
"miaoerduo"
redis> set name miao xx
OK
redis> get name
"miao"
redis> del name
(integer) 1
redis> set name miao xx
(nil)

首先我们使用del指令删除了name（这个指令后面会介绍）。之后使用nx模式设置name，第一次成功了，而第二次就失败了，因为name已经存在了。之后使用xx模式修改，发现确实可以。del name之后，再使用xx模式，就失败了，因为此时的name已经不存在了。

以上，就是set的所有的用法。

2，SETRANGE key offset value

Overwrite part of a string at key starting at the specified offset

这个命令可以覆盖掉key对应的string的一部分。offset表示需要覆盖的字符串的起始位置，之后会用value的值，覆盖掉原始string的对应位置的数据。

这里有一些比较有意思的操作：如果原始key不存在，则默认为一个长度为0的字符串。如果offset超过原始string的长度，那么会在之前的string后面补充0以达到offset。如果value的长度超过了原始string后面可以覆盖的部分，则Redis内部会重新申请内存，完成数据的追加（还记得上一章的内容吗？），这时候数据库由于需要分配内存，可能会出现阻塞（需要分配的内存越大，阻塞时间越长）。

例子：

redis> set str "hello world"
OK
redis> setrange str 6 redis
(integer) 11
redis> get str
"hello redis"
redis> setrange str 15 aha
(integer) 18
redis> get str
"hello redis\x00\x00\x00\x00aha"
redis> del str
(integer) 1
redis> setrange str 5 "hello miao"
(integer) 15
redis> get str
"\x00\x00\x00\x00\x00hello miao"

在这个实验中，我们先新建了一个str，内容是"hello world"，之后，从位置6开始写入字符串"redis"，则得到了"hello redis"。之后我们在15的位置，写入"aha"，这是offset已经比字符串的长度要大了，则Redis会默认填充0（\x00是0的16进制表达），之后再追加字符串。最后，我们给一个不存在的key使用setrange设置了一个值，结果表现得和空字符串一样。

3，MSET key value [key value ...]

Set multiple keys to multiple values

一次性设置多个key-value。如果key的值已存在，则会直接覆盖。

相当与同时调用多次SET命令。不过要注意的是，这个操作是原子的。也就是说，所有的keys都一次性设置的。如果你同时运行两个MSET来设置相同的keys，那么操作的结果也只会是两次MSET中的后一次的结果，而不会是混杂的结果。

例子：

redis> mset name1 miaoerduo name2 miao name3 love
OK
redis> get name1
"miaoerduo"
redis> get name2
"miao"
redis> get name3
"love"

4，MSETNX key value [key value ...]

Set multiple keys to multiple values, only if none of the keys exist

一次性设置多个key-value。如果存在任何一个key已经存在，那么这个操作都不会执行。所以，当使用MSETNX的时候，要么全部key都被修改，要么全部都不被修改。

当然这个操作也是原子的。

redis> get name3
"love"
redis> msetnx name3 miaoerduo name4 miao
(integer) 0
redis> get name4
(nil)
redis> msetnx name4 miaoerduo name5 miao
(integer) 1
redis> get name4
"miaoerduo"
redis> get name5
"miao"

当name3已经存在的时候，我们设置name3和name4，发现，连name4都没有创建。当设置name4和name5的时候，由于这两个key之前都不存在，因此设置成功了。

5，SETEX key seconds value

Set the value and expiration of a key

设置key的值和超时。和前面的set key value ex seconds一样。

6，PSETEX key milliseconds value

Set the value and expiration in milliseconds of a key

设置key的值和超时。和前面的set key value px milliseconds一样。

7，SETNX key value

Set the value of a key, only if the key does not exist

当key不存在的时候，设置key的值。和set key value nx一样。

二、GET的相关操作

1，GET key

Get the value of a key

根据给定的key，获取value值。这个操作，我们之前已经使用了很多次。

如果key不存在，会返回nil。如果key对应的值不是string(List，Set等)，则会报错，因为GET只能处理string类型的value。

演示如下：

redis> get name
(nil)
redis> set name "miaoerduo"
OK
redis> get name
"miaoerduo"
redis> lpush arr 1 2 3 4 5
(integer) 5
redis> get arr
(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

注意，lpush是List部分的内容，arr的值是一个List的结构。这里只需要知道key不是string类型的时候，get的时候就会报错。

2，MGET key [key ...]

Get the values of all the given keys

还记得我们之前可以同时设置多个key-value吗？其实我们也可以一次性获取多个key的值。如果key不存在，则对应的地方返回nil。

那么一次性获取多个值和单独一次一次GET有什么区别呢？

小喵认为，主要有两点，原子操作和查询效率。

比如博客上会统计评论数和访问数。如果我们依次读取这两部分的值，那么可能得到的两个值并不是同一时刻的。而如果使用MGET，则得到的一定是同一时刻的。这就是原子操作的威力（注，官方文档只介绍了SET和GET的操作是原子的，并没有说MGET是不是，这里小喵果断的说MGET是原子操作也是不合理的。但考虑到使用MGET的时候，是把查询指令一次性传输到后台来执行，所以应该原子操作。无论如何，在上面的例子中，使用MGET总是比两次GET要合理的）。

另外，如果数据库的查询，都分为三个过程，传输查询指令，执行指令，输出结果。

如果分多次GET的话，在传输指令和输出结果的这两个部分就要重复很多次，效率大打折扣。

反派汪：分多次查询，需要传输的指令数目，也不会比单次多很多，为什么一定会影响效率呢？
喵太：其实不然，传输数据需要很多的准备工作，不仅仅是数据的具体传输，有时候需要考虑连接的创建和关闭、设置锁等的开销。
反派汪：说的好像有道理，我再回去研究研究。

redis> set key1 a
OK
redis> set key2 b
OK
redis> mget key1 key2 key3
1) "a"
2) "b"
3) (nil)

我们只创建了key1和key2，使用MGET获取的时候，由于没有key3，对应的位置返回了nil。

3，GETRANGE key start end

Get a substring of the string stored at a key

该指令只要用于获取字符串的字串，在Redis2.0版本之前，叫做SUBSTR。strat和end是字串的起始和结束的位置，可以用负数来表示距离string尾部的未知的下标。-1是最后一个字符，-2是底数第二个字符。这个表达方式和Python的获取list的子list非常相似。

需要注意的有两点：

字串包括了start和end这两个位置的字符。在Python中是不包含end的。

当给出的start和end超出了string的范围时，指令只会返回在string内的结果。

redis> set str "hello world"
OK
redis> getrange str 6 -1
"world"
redis> getrange str -5 -1
"world"
redis> getrange str 0 4
"hello"
redis> getrange str 0 100
"hello world"

上述例子是几种情况下的输出。

4，GETSET key value

Set the string value of a key and return its old value

设置key的值，并返回之前的值。如果之前key的值不是string，则会报错。

这个指令相当于先GET，再SET。

这个指令可以用来配合INCR指令一起使用支持重置的技术功能（INCR我们后面会讲到）。先设置count为0，每次INCR使得count加1。等到需要获取计数的时候，使用GETSET count 0，就能获取计数的值，并且把计数器重置了。

redis> set str "hello"
OK
redis> getset str "world"
"hello"
redis> get str
"world"

第一行设置str为”hello”

第二行获取了str原先的值，并把str设置成”world”。

第三行GET的时候，就是修改之后的值了。

三、string的修改操作

1，STRLEN key

Get the length of the value stored in a key

返回key对应的string的长度，如果key对应的不是string，则报错。如果key不存在，则返回0（还是把key对应的看成空字符串）。

redis> set str "hello world"
OK
redis> strlen str
(integer) 11
redis> get nokey
(nil)
redis> strlen nokey
(integer) 0

2，APPEND key value

Append a value to a key

如果key已经存在，且值为string，则将value追加到值的后面，如果key不存在，则会创建一个空的字符串的key，然后执行追加操作。

redis> set str "hello"
OK
redis> append str " world"
(integer) 11
redis> get str
"hello world"
redis> del str
(integer) 1
redis> append str "hello"
(integer) 5
redis> get str
"hello"

这个例子中，我们先向已有值的str中append了一个字符串。然后向不存在的key，也添加了字符串。

3，INCR key

Increment the integer value of a key by one

对存储在key的整数值进行原子的加1操作。

如果key不存在，则会设置默认值0，再加1。

如果key存在，但是存储的值不是字符串，或者存储的字符串不能表示整数，则执行该操作时，会报错。

这个操作仅限于64位的有符号的整型数据。

比较有意思的是，虽然这个key存储的值是个字符串，但是该操作的效果和对相应的数字进行操作一样。而且，Redis中，在存储这类字符串的时候，底层上其实存储的就是一个整数，因此不存在存储上的浪费。

redis> set count 0
OK
redis> incr count
(integer) 1
redis> incr count
(integer) 2
redis> del count
(integer) 1
redis> get count
(nil)
redis> incr count
(integer) 1
redis> incr count
(integer) 2

值得注意的是，该操作是原子操作，即使有多个请求传输到Redis，count执行的结果都不会错误，所以我们可以大胆放心的用这个功能实现多线程的计数功能。

4，DECR key

Decrement the integer value of a key by one

对存储在key的整数值进行原子的减1操作。

注意事项和INCR一样。

5，INCRBY key increment

Increment the integer value of a key by the given amount

对存储在key的整数值进行原子的加操作，加increment。

如果key不存在，操作之前，key就会被置为0。如果key的value类型错误或者是个不能表示成数字的字符串，就返回错误。这个操作最多支持64位有符号的整型数字。基本上和INCR一样。

6，DECRBY key decrement

Decrement the integer value of a key by the given number

对存储在key的整数值进行原子的减操作，减increment。

其他和INCR一样。

7，INCRBYFLOAT key increment

Increment the float value of a key by the given amount

对存储造key中的浮点数进行原子的加操作，加increment。

如果key不存在，操作之前，key就会被置为0。如果key的value类型错误或者是个不能表示成浮点数的字符串，就返回错误。

我们并没有DECRBYFLOAT这个操作，因此想要实现减操作，只需要把increment设成负的就可以。

redis> set a 1.5
OK
redis> incrbyfloat a 10.1
"11.6"
redis> incrbyfloat a 10.1
"21.7"
redis> incrbyfloat a -10.1
"11.6"
redis> incrbyfloat a -1.5e2
"-138.39999999999999999"

浮点数可以用一般的小数和科学计数法表示。

四、二进制操作

1，SETBIT key offset value

Sets or clears the bit at offset in the string value stored at key

设置或者清空key的value(字符串)在offset处的bit值。这里将string看成由bit组成的数组。

指定位置的bit可以被设置，或者被清空，这个由value（只能是0或者1）来决定。当key不存在的时候，就创建一个新的字符串value。要确保这个字符串足够长到在offset处有bit值。参数offset需要大于等于0，并且小于2^32(限制bitmap大小为512)。当key对应的字符串增大的时候，新增的部分bit值都是设置为0。

该操作返回value原来的offset位置的bit值。

redis> setbit a 0 1
(integer) 0
redis> setbit a 1 1
(integer) 0
redis> setbit a 2 1
(integer) 0
redis> setbit a 3 1
(integer) 0
redis> get a
"\xf0"

a最开始不存在，使用setbit操作，将a的前4位都设置成1。最终就得到了\xf0，这是16进制表示的结果，前4位都是1，其他都是0。

2，GETBIT key offset

Returns the bit value at offset in the string value stored at key

获取key对应的string在offset处的bit值。当offset超出了字符串长度的时候，这个字符串就被假定为由0比特填充的连续空间。当key不存在的时候，它就认为是一个空字符串，所以offset总是超出范围，然后value也被认为是由0比特填充的连续空间。

redis> setbit a 7 1
(integer) 0
redis> getbit a 0
(integer) 0
redis> getbit a 7
(integer) 1
redis> getbit a 100
(integer) 0

3，BITCOUNT key [start end]

Count set bits in a string

统计key的string的二进制中1的个数。

start和end分别表示string的起始和结束位置，含义和GETRANGE中一样。

redis> setbit mykey 0 1
(integer) 0
redis> setbit mykey 10 1
(integer) 0
redis> setbit mykey 5 1
(integer) 0
redis> bitcount mykey
(integer) 3

4，BITOP operation destkey key [key …]

Perform bitwise operations between strings

对string进行bit级别的操作。具体操作有4种。AND，OR，XOR，NOT。

用法如下：

BITOP AND destkey srckey1 srckey2 srckey3 … srckeyN

BITOP OR destkey srckey1 srckey2 srckey3 … srckeyN

BITOP XOR destkey srckey1 srckey2 srckey3 … srckeyN

BITOP NOT destkey srckey

NOT操作后面只有一个目标key和srckey，是因为NOT操作是一元的。

对于AND，OR和XOR操作，Redis会将srckey1，srckey2，…，srckeyN这些字符串对位进行相关操作，之后将结果存入destkey中。

如果srckey的length不相等的话，Redis内部会将短的字符串补齐，并填充上0。

redis> set key1 "\xf0\xf0"
OK
redis> set key2 "\x0f\x0f"
OK
redis> set key3 "\xff\xff"
OK
redis> bitop and destkey key1 key2 key3
(integer) 2
redis> get destkey
"\x00\x00"
redis> bitop or destkey key1 key2 key3
(integer) 2
redis> get destkey
"\xff\xff"
redis> bitop xor destkey key1 key2 key3
(integer) 2
redis> get destkey
"\x00\x00"
redis> bitop not destkey key1
(integer) 2
redis> get destkey
"\x0f\x0f"

5，BITPOS key bit [start] [end]

Find first bit set or clear in a string

返回string的二进制中第一个0或1的位置。

这里将string看成一个有许多bit组成的数组。其中start和end表示string的一个间隔，如果指定了start和end，则BITPOS只会查询这个区间。注意，start和end表示的字符的位置，不是bit的位置。

即使指定了start和end，BITPOS这个操作也只会这个目标bit的绝对地址。

有几点需要注意：

在没有指定查询区间或只指定start的时候，查询bit位为0的位置时，如果string中没有该位，则会返回string的bit位的总数。比如在\xff\xff\xff直接查询bit为0的位置，Redis默认该字符串后面都是0，因此，返回的结果就是12（下标从0开始数的）。

如果指定了查询区间，无论查询0或是1，在没查询到的时候只会返回-1。

在没有指定查询区间时，查询bit位为1的位置时，如果string中没有该位，则会返回-1，表示未查询到。

redis> set bits "\x00\xff\x00\xff"
OK
redis> strlen bits
(integer) 4
redis> bitpos bits 0
(integer) 0
redis> bitpos bits 1
(integer) 8
redis> bitpos bits 0 1 
(integer) 16
redis> bitpos bits 0 1 -1
(integer) 16
redis> bitpos bits 1 1 -1
(integer) 8
redis> bitpos bits 0 3
(integer) 32
redis> bitpos bits 0 3 3
(integer) -1