redis 中文二进制 redis binary

环境：

• 操作系统：Ubuntu 20.04
• Redis：6.2.6

Redis并不是传统意义上简单的 key-value 存储，而是支持几种不同类型的数据结构：

• String
• List
• Hash
• Set
• Sorted Set

先来看一下 key 。Redis的key是“binary safe”的，这就意味着可以使用任意的二进制序列作为key，比如一个简单的字符串 "foo" 或者一个JPEG图片。空字符串也是有效的key。

接下来，我们看一下Redis的数据类型，以及各种数据类型常用的命令。

注：本文中所有例子都是使用 redis-cli 命令行运行。

String

string 是最简单的数据类型，比如：

127.0.0.1:6379> set mykey1 myvalue1
OK
127.0.0.1:6379> get mykey1
"myvalue1"
127.0.0.1:6379>

虽然被称为 string ，但实际上值可以是任何类型，比如二进制数据，或者数值。

set 命令有一个变种 getset ，在设置新值的同时返回其旧值。相比于用两条命令先get再set，显然后者会有丢失更新的风险（两条命令之间的更新丢失了）。不过 getset 命令已经deprecate了，取代方法是给 set 命令加上 get 参数。

另外， set 命令还有 nx 和 xx 两个参数：

• nx ：只有当key不存在时才赋值
• xx ：只有当key已存在时才赋值

127.0.0.1:6379> set mykey1 hello nx
(nil)
127.0.0.1:6379> set mykey3 hello xx
(nil)
127.0.0.1:6379>

mykey1 已存在，而 mykey3 不存在，所以上面两条命令都失败了。

set 命令还可以通过 ex 参数指定过期时间：

127.0.0.1:6379> set mykey1 hello ex 5
OK
127.0.0.1:6379> get mykey1
"hello"
127.0.0.1:6379> get mykey1
(nil)
127.0.0.1:6379>

本例设置 mykey1 5秒钟过期，在5秒钟内查询，可以获取其值，超过5秒钟之后，就变成 nil 了。

也可以直接用 expire 命令来设置过期时间：

127.0.0.1:6379> set mykey1 hello
OK
127.0.0.1:6379> expire mykey1 5
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get mykey1
"hello"
127.0.0.1:6379> get mykey1
(nil)
127.0.0.1:6379>

ttl （time to live）命令用来查询生存时间：

127.0.0.1:6379> set mykey1 hello ex 5
OK
127.0.0.1:6379> ttl mykey1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ttl mykey1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl mykey1
(integer) -2
127.0.0.1:6379>

返回结果为 -2 ，表示key值不存在。

对于数值类型的value，也可以使用 incr 或其变种 incrby （相应的也有 decr 和 decrby ）改变其值。比如：

127.0.0.1:6379> set mykey2 100
OK
127.0.0.1:6379> incr mykey2
(integer) 101
127.0.0.1:6379> incrby mykey2 5
(integer) 106
127.0.0.1:6379>

注意， incr 操作是原子的，这就意味着在并发情况下不会产生冲突。

可以使用 type 命令查看数据类型：

127.0.0.1:6379> type mykey1
string
127.0.0.1:6379> type mykey2
string

可见，虽然 mykey2 实际上是数值类型，这里只是简单的把它当作 string 类型。实际上 type 命令的返回值只有 string 、 list 、 set 、 zset 、 hash 、 stream 和 none （key值不存在）。

mset / mget 命令可以set/get多个key值，比如：

127.0.0.1:6379> mset x 111 y 222 z 333
OK
127.0.0.1:6379> mget x y z
1) "111"
2) "222"
3) "333"

exists 命令可以查询key值是否存在，而 del 命令可以删除key值。

127.0.0.1:6379> exists mykey1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del mykey1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists mykey1
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

List

常见的list有“Array List”和“Linked List”。Redis的 list 使用了“Linked List”。

常用命令有 lpush ， lpop ， lrange （查询指定范围的元素）， ltrim （保留指定范围的元素），以及类似的 rpush ， rpop ， rrange ， rtrim 等。

127.0.0.1:6379> lpush mylist1 a b c d e f g
(integer) 7
127.0.0.1:6379> lpop mylist1
"g"
127.0.0.1:6379> lpop mylist1
"f"
127.0.0.1:6379> lrange mylist1 0 3
1) "e"
2) "d"
3) "c"
4) "b"
127.0.0.1:6379> lrange mylist1 0 -1
1) "e"
2) "d"
3) "c"
4) "b"
5) "a"
127.0.0.1:6379> ltrim mylist1 1 2
OK
127.0.0.1:6379> lrange mylist1 0 -1
1) "d"
2) "c"
127.0.0.1:6379>

对于 lrange 和 ltrim ，需要指定范围，即开始下标和结束下标，下标值从 0 开始。注意， -1 表示最后一个下标， -2 表示倒数第二个下标。

lpop 和 rpop 命令有一个变种称为 blpop 和 brpop （其中 b 表示blocking）。如果list为空，则命令会被阻塞，直到list有值，或者超时。例如：

127.0.0.1:6379> lrange mylist1 0 -1
1) "d"
2) "c"
127.0.0.1:6379> blpop mylist1 5
1) "mylist1"
2) "d"
127.0.0.1:6379> blpop mylist1 5
1) "mylist1"
2) "c"
127.0.0.1:6379> blpop mylist1 5
(nil)
(5.06s)
127.0.0.1:6379>

第一次运行 blpop mylist1 5 ，弹出了 d 。
第二次运行 blpop mylist1 5 ，弹出了 c 。
第三次运行 blpop mylist1 5 ，因为list为空，所以命令被阻塞，5秒钟之后命令超时。

注意：

• 0 表示永远不超时；
• blpop 可以指定多个key，我们可以看到结果里面包含了每个key值；
• 如果有多个 blpop 在等待数据，当数据到来时，会采用“先来先服务”的策略；

llen 命令返回list的长度：

127.0.0.1:6379> lrange mylist1 0 -1
1) "g"
2) "f"
3) "e"
4) "d"
5) "c"
6) "b"
7) "a"
127.0.0.1:6379> llen mylist1
(integer) 7
127.0.0.1:6379>

Hash

Redis的 hash 有点类似于Java的 Map 。

常用命令有 hset ， hmset ， hget ， hmget 等。

127.0.0.1:6379> hmset user1 name Tom age 30
OK
127.0.0.1:6379> hset user1 sex male
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget user1 name
"Tom"
127.0.0.1:6379> hmget user1 name age sex
1) "Tom"
2) "30"
3) "male"
127.0.0.1:6379>

incrby 命令在 hash 上对应的操作是 hincrby ：

127.0.0.1:6379> hincrby user1 age 1
(integer) 31
127.0.0.1:6379>

Set

set 是无序的元素集合。

常用命令有 sadd （添加元素）， smembers （查询所有元素）， sismember （查询指定元素是否存在） spop （随机弹出一个元素）， srandmember （随机获取一个元素，不弹出）， scard （查询set大小）等。

127.0.0.1:6379> sadd myset1 Tom Jerry John
(integer) 3
127.0.0.1:6379> smembers myset1
1) "Jerry"
2) "John"
3) "Tom"
127.0.0.1:6379> sismember myset1 Tom
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember myset1 Kate
(integer) 0
127.0.0.1:6379> spop myset1
"Jerry"
127.0.0.1:6379> smembers myset1
1) "John"
2) "Tom"
127.0.0.1:6379> srandmember myset1
"Tom"
127.0.0.1:6379> smembers myset1
1) "John"
2) "Tom"
127.0.0.1:6379> scard myset1
(integer) 2
127.0.0.1:6379>

Sorted set

即有序集合，集合中的每个元素，都有 score 属性，用来排序。

• 如果 A.score > B.score ，则 A > B ；
• 如果 A.score = B.score ，则直接比较 A 和 B 的字符串；

常用命令有 zadd （添加元素）， zrange （顺序查询指定下标范围的元素）， zrevrange （逆序查询指定下标范围的元素）， zrank （顺序排名）， zrevrank （逆序排名）， zrangebyscore （顺序查询指定score范围的元素）， zrevrangebyscore （逆序查询指定score范围的元素）， zremrangebyscore （删除指定score范围的元素）等。

127.0.0.1:6379> zadd myzset 100 Tom 90 Jerry 110 John
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1
1) "Jerry"
2) "Tom"
3) "John"
127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 withscores
1) "Jerry"
2) "90"
3) "Tom"
4) "100"
5) "John"
6) "110"
127.0.0.1:6379> zrevrange myzset 0 -1
1) "John"
2) "Tom"
3) "Jerry"
127.0.0.1:6379> zrank myzset Tom
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrevrank myzset Jerry
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zrangebyscore myzset 95 110
1) "Tom"
2) "John"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore myzset -inf 110
1) "Jerry"
2) "Tom"
3) "John"
127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore myzset 110 95
1) "John"
2) "Tom"
127.0.0.1:6379> zremrangebyscore myzset 95 100
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1
1) "Jerry"
2) "John"
127.0.0.1:6379>

注： -inf 表示负无穷大。

Bitmap

指的是 string 类型上的位运算。

常用的命令有 getbit （查询指定位上的值）， setbit （设置指定位上的值）， bitop （位运算）， bitcount （统计 1 的个数）， bitpos （第一个 0 或 1 出现的位置）等。

例如：我们知道字符 h 的二进制编码是104，转换为二进制就是 01101000 ：

127.0.0.1:6379> set mykey1 hello
OK
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 3
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 4
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 5
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 6
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit mykey1 7
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

如果把第7位从 0 变成 1 ，相当于把二进制编码变成105，也就是字符 i ：

127.0.0.1:6379> setbit mykey1 7 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get mykey1
"iello"
127.0.0.1:6379>

把字符 m （ 01101101 ）和字符 k （ 01101011 ）做“按位与”运算，结果是 01101001 ，即字符 i ：

127.0.0.1:6379> set mykey2 m
OK
127.0.0.1:6379> set mykey3 k
OK
127.0.0.1:6379> bitop and mykey4 mykey2 mykey3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get mykey4
"i"
127.0.0.1:6379>

分别统计 m ， k ， i 字符中 1 的个数：

127.0.0.1:6379> bitcount mykey2
(integer) 5
127.0.0.1:6379> bitcount mykey3
(integer) 5
127.0.0.1:6379> bitcount mykey4
(integer) 4
127.0.0.1:6379>

字符 m （ 01101101 ）中第一个 0 的位置是0，第一个 1 的位置是1：

127.0.0.1:6379> set mykey2 m
OK
127.0.0.1:6379> bitpos mykey2 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitpos mykey2 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379>

HyperLogLog

一开始，我看了半天也没理解这是干吗用的，后来仔细想了一下，大概明白它的意思了。这是为了估算集合里面的元素数量（cardinality）。

常用命令有 pfadd ， pfcount ， pfmerge 等。实际上，它跟 set 的操作非常类似：

127.0.0.1:6379> pfadd mykey5 a b c d e
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfcount mykey5
(integer) 5

此时如果添加 f ，则集合中元素数量变成6。但如果添加已有元素 c ，则集合中元素数量仍然是6，因为集合里不能有重复元素。

127.0.0.1:6379> pfadd mykey5 f
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfcount mykey5
(integer) 6
127.0.0.1:6379> pfadd mykey5 c
(integer) 0
127.0.0.1:6379> pfcount mykey5
(integer) 6
127.0.0.1:6379>

那么问题来了，Redis本身就有 set 类型，也提供了 scard 命令查询元素数量，为何还要多此一举呢？

其原因就在于节省空间，因为它并不实际存储元素。可以想象，大概是用了hash之类的方法，把实际元素映射到一个hash值上。重复的元素自然hash值也相同，而不同的元素大概率hash值也不同，具体概率就涉及到hash算法了。hash值大小是固定的，这样一来，只用非常少的存储空间，就能获取cardinality的估算值了。估算值无法保证精确性，因为不同元素的hash值也可能相同。打个比方，有10000个元素，但是实际上只统计为9900个元素（损失了1%的精度），但是只用了千分之一甚至更少的存储空间，这对于精度要求不是特别高的场景，还是挺有意义的。

简言之，就是牺牲cardinality的精度为代价，以换取存储空间。当然，因为并不实际存储元素，所以也没法查询具体元素的内容。

发布-订阅

常用命令有 publish ， subscribe 等。

启动两个命令行。

在第一个命令行订阅 mychannel1 ：

27.0.0.1:6379> subscribe mychannel1
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "mychannel1"
3) (integer) 1

在第二个命令行发布消息：

127.0.0.1:6379> publish mychannel1 "hello world"
(integer) 1
127.0.0.1:6379>

切回到第一个命令行，可见已经捕获了该消息：

1) "message"
2) "mychannel1"
3) "hello world"