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写在前面
Redis是一个高速的内存数据库，它的应用十分广泛，可以说是服务端必学必精的东西。然而，学以致用，无用则无为。学了的东西必须反复的去用，去实践，方能有真知。这篇文章记录了我在redis学习过程中的笔记、理解和实践，仅供参考。
本章介绍redis基础中的基础，常用命令的使用和效果。
如果你已经很厉害了，不需要看基础命令，你可以跳转：
string
string类型是redis中最常见的类型了，通过简单的set、get命令就可以对这个数据结构做增删操作，应该也是redis最大众的类型之一，存json、存自增数值、甚至缓存图片。 string的底层是redis作者自定义的一个叫SDS的struct。长下面这样：
redis是使用c语言实现的
typedef char *sds;// 省略struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 { uint64_t len; /* used */ uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */ unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */ char buf[];};
- len 记录了字符串的长度
- alloc 表示字符串的最大容量（不包含最后多余的那个字节）。
- flags 总是占用一个字节。其中的最低3个bit用来表示header的类型。源码中的多个header是用来节省内存空间的。
这里有一个疑问，为什么作者要自定义一个sds而不是直接用c语言的字符串呢？
时间复杂度要求 redis的数据结构设计总是基于最优复杂度方案的，对每一个点的时间、空间复杂度要求非常高，这一点c语言的string就已经不满足需求了，因为c自带的字符串并不会记录自身长度信息，所以每次获取字符串长度的时间复杂度都是o(n)，所以redis作者设计SDS时，有一个len字段，记录了字符串的长度，这样每次获取长度时的时间复杂度就是O(1)了。
缓冲区溢出问题 其实也是c语言不记录本身长度带来的问题，当拼接字符串的时候，例如 hello + world 因为c不记录长度，所以在拼接字符的时候需要手动为hello分配五个内存空间，然后才能+world，如果忘记分配内存，那么就会产生缓冲区溢出，而redis的解决方案是在SDS中分别记录len和alloc，表示当前字符串长度和最大容量，这样当进行字符串拼接的时候api直接去判断最大容量是否满足，满足就直接插入，不满足则对 char * 做一次扩容，然后插入，减少了人为出错的概率，并且可以对alloc适当的进行空间预先分配，减少扩容次数，例如在创建字符串hello时，完全可以将alloc长度设置10，这样在加入world时直接放进去就ok了。
实现了c语言字符串的识别特性，复用了c语言自带的字符串函数 传统的c语言使用的是n+1的char数组来表示长度n的字符串的，然后在n长度最后加上一个\0 , 所以redis的sds在设计的时候也加上了这个\0，这样可以复用部分c语言字符串的函数。
二进制安全 c字符串中的字符必须符合某种编码，比如 ASCII 并且除了字符串的末尾之外，字符串里面不能包含空字符（这里空字符指的是空(\0)不是空格、换行之类的字符），主要是不能存储二进制的图片、视频、压缩文件等内容，而我们知道redis是可以用来缓存图片二进制数据的。因为redis记录了字符长度。c没有记录长度的时候遇到\0就认为读到字符结尾了。
可以看出，c语言中字符串没有记录长度是一个比较麻烦的事儿，如果没有记录长度就必须用占位符确定字符末尾，导致二进制不安全。如果没有记录长度就必须每次统计长度，导致时间复杂度陡增。如果没有记录长度在分割字符串、拼接字符串时麻烦也不少。所以---总的来说，在设计字符串的时候，不要忘了记录长度。
set命令
- set [key] [value]
set一个key的value值，这个值可以是任意字符串。例如：
set redis:demo helloRedis> OKget redis:demo> "helloRedis"
- set [key] [value] [NX] [EX|PX]
set还可以指定另外两个参数 [NX] 表示 SET if Not eXists ， 指定这个参数就是告诉redis，如果key不存在才set。 [EX|PX] 这个参数表示超时时间，ex表示秒数，px表示毫秒数，一般redis通用的表示时间单位是 秒
set redis:demo:nxex helloRedis NX EX 20> OKset redis:demo:nxex hellostring NX EX 20> (nil) // 设置失败
这里有一个值得注意的点是，set nx是跟普通的set互通的 ，什么意思呢？ 就是：
set redis:demo:nxex a> OKset redis:demo:nxex b NX EX 20> (nil) // 普通的set在第二次设置nx的时候依然会设置失败del redis:demo:nxex> OKset redis:demo:nxex a NX EX 20> OKset redis:demo:nxex b> OK // 就算是nx设置的值，在普通set下依然会成功覆盖，并且丢失nx和ex的作用
- mset [key] [value] [key] [value] ...
批量设置key value，可以批量设置一堆key，并且它是原子的，也就是这些key要么全部成功，要么全部失败.
请注意,mset是不可以指定过期时间和nx的，如果你希望批量设置key并且有过期时间，那么你最好自己写lua脚本来解决
mset a 1 b 2 c 3 NX EX 20> (error) ERR wrong number of arguments for MSET
- getset [key] [value]
set之前先get，返回set之前的值
set redis:getset:demo hello> okgetset redis:getset:demo world> "hello"get redis:getset:demo> "world"
ps这个命令一般用来检查set之前的值是否正常 注意这个也不能加nx和ex等属性
get 命令
- get [key]
获取一个字符串类型的key的值，如果键 key 不存在， 那么返回特殊值 nil ； 否则， 返回键 key 的值。
set redis:get:demo hello> okget redis:get:demo> "hello"del redis:get:demo> (integer) 1get redis:get:demo> (nil)
- strlen [key]
获取key字符串的长度
set redis:get:demo hello> okstrlen redis:get:demo> (integer) 5
- mget [key] [key] ...
批量获取key的值，返回一个list结构
mset a 1 b 2> okmget a b> (1) "1" (2) "2"
操作命令
- append [key] [value]
这个命令就是用来拼接字符串的
set redis:append:demo hello> okappend redis:append:demo world> (integer) 10 // 返回了append之后的字符串的总长度，也就是上面说的sds中的len字段，这时候这个key的free也已经被扩容get redis:append:demo> hello world
注意，当key不存在，append命令依然会成功，并且会当作key是一个字符串来拼接
integer
在redis中的integer类型是存储为字符串对象，通过编码的不同来表示不同的类型
set redis:int:demo 1> OKtype redis:int:demo> string // type依然是stringobject encoding redis:int:demo> "int" // 但是编码现在是int
这里也有一个注意的点，就是redis是不支持任意小数点的，例如你set a 0.5会被存储为embstr编码，这时候对它使用incr和decr会报错
- incr [key]
将key自增1
set redis:int:demo 1> OKincr redis:int:demo> (integer) 2set redis:int:demo 0.5> OKincr redis:int:demo> (error) ERR value is not an integer or out of range
- decr [key]
将key自减1 是可以减到负数的
set redis:int:demo 1> OKdecr redis:int:demo> (integer) 0decr redis:int:demo> (integer) -1
- incrby [key] [integer]
将key自增指定的数字
set redis:int:demo 1> OKincrby redis:int:demo 2> (integer) 3
- decrby [key] [integer]
将key自减指定的数字
set redis:int:demo 1> OKdecrby redis:int:demo 2> (integer) -1
有趣的实验
用decrby减去-1会是加法的效果吗？
set redis:int:demo 1> OKdecrby redis:int:demo -2> (integer) 3
答案是会增加。
hash
hash从源码上看，底层在redis中其实叫dict（字典）
看一个插入函数
dictEntry *dictAddRaw(dict *d, void *key, dictEntry **existing) // addraw{ long index; dictEntry *entry; dictht *ht; if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d); // 判断是否正在rehash /* Get the index of the new element, or -1 if * the element already exists. */ if ((index = _dictKeyIndex(d, key, dictHashKey(d,key), existing)) == -1) // 通过hash算法，得到key的hash值，如果是-1则返回null return NULL; /* Allocate the memory and store the new entry. * Insert the element in top, with the assumption that in a database * system it is more likely that recently added entries are accessed * more frequently. */ // 判断是否正在rehash 将元素插入到顶部 ht = dictIsRehashing(d) ? &d->ht[1] : &d->ht[0]; entry = zmalloc(sizeof(*entry)); entry->next = ht->table[index]; ht->table[index] = entry; ht->used++; /* Set the hash entry fields. */ dictSetKey(d, entry, key); return entry;}
字典和hash表的实现都大同小异 可以看到基本上原理是使用hash算法加桶（table），通过拉链法解决hash冲突，当每个槽位的平均容积大于1:1触发rehash等操作。
set命令
- hset [key] [field] [value]
将哈希表 hash 中一个key的 field 的值设置为 value 。 如果给定的哈希表key并不存在， 那么一个新的哈希表key将被创建并执行 HSET 操作。 如果域 field 已经存在于哈希表中， 那么它的旧值将被新值 value 覆盖。
hset redis:hash:demo com redis> (integer) 1hset redis:hash:demo com java // 设置同样的field将更新field 但返回是0> (integer) 0hget redis:hash:demo com> "java"
- hmset [key] [field] [value] ...
批量设置 hash 中一个key的field值为value 如果不存在，则新建再插入。
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OK // 这里就不再是返回integer了，而是返回了okhget redis:hash:demo com> "redis"
- hsetnx [key] [field] [value]
这个命令与string中的nx参数是一样的行为，即只有当field不存在key上时，field的设置才生效，否则set失败 特别注意，这里第二次nx设置时返回的既不是null也不是报错，而是返回了0,这里比较坑一点，所以要在hash中使用hsetnx，你可以尝试使用lua脚本实现
hsetnx redis:hash:demo com redis> (integer) 1hsetnx redis:hash:demo com java> (integer) 0 // 既不是null也不是报错hget redis:hash:demo com> "redis" // 第二次设置未生效
get命令
- hget [key] [field]
get一个key的field的值,key或field不存在时都返回为nil
hset redis:hash:demo com redis> (integer) 1hget redis:hash:demo com> "redis"hget redis:hash:demo empty> (nil)
- hmget [key] [field1] [field2] ...
批量获取field的值，这个值返回的是一个list
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OKhmget redis:hash:demo com lan> 1) "redis"> 2) "java"
- hlen [key]...
获取key中的field数量
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OKhlen redis:hash:demo> (integer) 2
- hkeys [key]
获取key中的所有field的key，返回的是一个list
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OKhkeys redis:hash:demo> 1) "com"> 2) "lan"
- hvals [key]
获取key中的所有field的value，返回的是一个list
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OKhvals redis:hash:demo> 1) "redis"> 2) "java"
- hgetall [key]
获取key中的所有的东西，返回的是一个list，按 field，value，field，value的顺序排列
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OKhgetall redis:hash:demo> 1) "com"> 2) "redis"> 3) "lan"> 4) "java"
- hexists [key] [field]
判断key中的field是否存在, 返回integer，1表示存在 ，0 表示不存在
hmset redis:hash:demo com redis lan java> OKhexists redis:hash:demo com> (integer) 1 // 1表示存在
操作命令
- hincrby [key] [field] [integer]
与string的incrby表现一致，将key中的field自增一个integer值, 字符和带小数点不可用
hset redis:hash:demo inta 1> (integer) 1hincrby redis:hash:demo inta 2> (integer) 3// 同样的，可以给定一个负数，这样就变成自减了hincrby redis:hash:demo inta -2> (integer) 1
list
基础命令
- lpush [key] [value1] [value2] ...
将多个value插入一个key，这里注意lpush和rpush的区别，lpush是从list的左边插入数据，rpush则是从右边。
rpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3// 使用lrange查找lrange redis:list:demo 0 -1> 1) "3"> 2) "2"> 3) "1" // 这里对应的值是从左往右插入的
- rpush [key] [value1] [value2] ...
将多个value插入一个key，这里注意lpush和rpush的区别，lpush是从list的左边插入数据，rpush则是从右边。
lpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3// 使用lrange查找lrange redis:list:demo 0 -1> 1) "1"> 2) "2"> 3) "3" // 这里对应的值是从右往左插入的
注意lpush和rpush都是在key不存在的时候，自动创建一个类型list的key，而当这个key已存在但类型不是list时，命令报错
del redis:list:demo // 删掉确保不存在> (integer) ntype redis:list:demo> nonelpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3type redis:list:demo> list // 自动创建了key并且类型是listset redis:string:demo hello> OKlpush redis:string:demo 1 2 3> (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value // key已经存在了但不是list类型
- lrange [key] [start] [end]
读取一个list，从start下标开始end下标结束，end可以设置为负数
lpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3lrange redis:list:demo 0 1> 1) 3> 2) 2lrange redis:list:demo 0 -1> 1) "3"> 2) "2"> 3) "1"lrange redis:list:demo 0 -2> 1) "3"> 2) "2"
- lpushx [key] [value]
将单个value插入一个类型为list且必须存在的key 如果key不存在，返回0，并不会报错，lpushx是从list的左边插入数据，rpushx则是从右边。
lpushx redis:list:demo 4> (integer) 4lpushx empty:key 1> (integer) 0
- rpushx [key] [value]
将单个value插入一个类型为list且必须存在的key 如果key不存在，返回0，并不会报错，lpushx是从list的左边插入数据，rpushx则是从右边。
rpushx redis:list:demo 5> (integer) 5rpushx empty:key 1> (integer) 0
- rpoplpush [source list] [destination list]
rpoplpush一个命令同时有两个动作，而且是原子操作，有两个参数
- 将列表 source 中的最后一个元素(最右边的元素)弹出，并返回给客户端。
- 将 source 弹出的元素插入到列表 destination ，作为 destination 列表的的头元素（也就是最左边的元素）
简单来说就是从list:a取出一个元素丢到list:b
例如 list:a = 1 2 3 list:b = 4 5 6
执行rpoplpush a b 之后:
list:a = 1 2 list:b = 3 4 5 6
返回客户端被操作的数 3
rpush list:a 1 2 3> (integer) 3rpush list:b 4 5 6> (integer) 3rpoplpush list:a list:b> "3" // 返回客户端被操作的数// 查看执行后的情况lrange list:a 0 -1> 1) "1"> 2) "2"lrange list:b 0 -1> 1) "3"> 2) "4"> 3) "5"> 4) "6"
- lindex [key] [index]
这个命令简单实用，获取key的index下标的元素，不存在返回nil
lindex redis:list:demo 0> "4"lindex redis:list:demo 999> (nil)
- lset [key] [index] [value]
直接设置key的index的value
lset redis:list:demo 0 5> OKlindex redis:list:demo 0> "5"
队列和栈
因为list提供的命令的便利性和多样性，可以实现很多种数据结构，用的最多的就是队列和栈两个地方了，通过不同的方法分支成各种不同类型的队列，例如双端队列，优先级队列等。
- lpop [key] [timeout]
移除并返回列表 key 的左边第一个元素，当 key 不存在时，返回 nil。
del redis:list:demo> (integer) nlpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3lpop redis:list:demo> "3" // 从左边取出的数lrange redis:list:demo 0 -1> 1) "2" // 删掉了最左边的3> 2) "1"
- rpop [key][timeout]
移除并返回列表 key 的右边第一个元素，当 key 不存在时，返回 nil。
del redis:list:demo> (integer) nlpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3rpop redis:list:demo> "1" // 从右边取出的数lrange redis:list:demo 0 -1> 1) "3" // 删掉了最右边的1> 2) "2"
- blpop [key] [key ...] [timeout]
阻塞式的lpop，它可以设置多个key和一个timeout，将在这多个key里面选择一个列表不为空的key，lpop一个值出来，timeout可以指定一个超时时间，超过将会断开链接。
什么是阻塞式呢？
就是说这个操作是需要等待的，可以理解为下面的伪代码：
while ((n = list.lpop()) != null) { return n;}
就是说如果list的lpop取出不为null时就立刻返回，否则就一直循环了。
如果timeout指定为0则表示没有超时时间，一直等待
下面的示例请打开两个终端窗口
// terminal alpush redis:list:demo 1 2 3> (integer) 3blpop redis:list:demo 0 // 0 表示一直等待> "3"blpop redis:list:demo 0 // 0 表示一直等待> "2"blpop redis:list:demo 0 // 0 表示一直等待> "1"lrange redis:list:demo 0 -1> (nil) // 此时list已经空了blpop redis:list:demo 0 // 会一直等待list有新的命令插入// 等待terminal b> 1) "redis:list:demo" 等待后返回的结果> 2) "4"> (18.83s)// terminal blpush redis:list:demo 4> (integer) 1 // terminal a 会获取到这个4
可以看到最后一步，当terminal a 最终等到terminal b，push了一个值之后，返回的数据与正常pop的数据不一样
- brpop [key] [key ...] [timeout]
参考blpop。基本行为一致，只是brpop是从list的右侧pop，而blpop是左侧
- brpoplpush [source list] [destination list] [timeout]
brpoplpush 是 rpoplpush的阻塞版本，你可以直接参考上面rpoplpush命令的解释，只是rpop变成了brpop，多了等待这一步。
分割
- ltrim [key] [start] [end]
对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除。
注意，这里不要搞反了，是将start和end中间的保留，删除其余的
del redis:demo:list> (integer) nlpush redis:demo:list 1 2 3 4> (integer) 4ltrim redis:demo:list 1 2 // 只需要1到2> OKlrange redis:demo:list 0 -1> 1) "3"> 2) "2"
- lrem [key] [count] [value]
移除count个与value相等的元素。
del redis:demo:list> (integer) nlpush redis:demo:list 1 2 2 3 4> (integer) 5lrem redis:demo:list 1 2 // 移除1个2> OKlrange redis:demo:list 0 -1> 1) "4"> 2) "3"> 3) "2"> 4) "1"
tips，使用这个命令，你可以配合lua脚本做一个不重复的list, 就是每次在push一个value之前先lrem一下这个value
del redis:demo:list> (integer) nlrem redis:demo:list 1 a // 先检查删除> (integer) 0lpush redis:demo:list a // 再push> (integer) 1
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