从入门到精通（上）

Redis 不是一个无格式 (plain) 的键值存储，而是一个支持各种不同类型值的数据结构服务器。这就是说，传统键值存储是关联字符串值到字符串键，但是 Redis 的值不仅仅局限于简单字符串，还可以持有更复杂的数据结构。下面列的是 Redis 支持的所有数据结构，后面将逐一介绍：

二进制安全 (binary-safe) 的字符串。
列表：按照插入顺序排序的字符串元素 (element) 的集合 (collection)。通常是链表。
集合：唯一的，无序的字符串元素集合。
有序集合：和集合类似，但是每个字符串元素关联了一个称为分数 (score) 的浮点数。元素总是按照分数排序，所以可以检索一个范围的元素 (例如，给我前 10，或者后 10 个元素)。
哈希：由字段 (field) 及其关联的值组成的映射。字段和值都是字符串类型。这非常类似于 Ruby 或 Python 中的哈希 / 散列。
位数组 (位图)：使用特殊的命令，把字符串当做位数组来处理：你可以设置或者清除单个位值，统计全部置位为 1 的位个数，寻找第一个复位或者置位的位，等等。
超重对数 (HyperLogLog)：这是一个用于估算集合的基数 (cardinality，也称势，译者注) 的概率性数据结构。不要害怕，它比看起来要简单，稍后为你揭晓。

理解这些数据结构是如何工作的，以及从命令参考手册中选择什么命令来解决实际问题，并不总是一件繁琐的事情，本文档就是学习 Redis 数据结构及其最常用模式的速成班。

后面的所有例子我们都是使用 redis-cli 工具，这是一个简单而又方便的命令行工具，用于发送命令给 Redis 服务器。

Redis 键 (Keys)

Redis 键是二进制安全的，这意味着你可以使用任何二进制序列作为键，从像”foo” 这样的字符串到一个 JPEG 文件的内容。空字符串也是合法的键。

关于键的其他一些规则：

不要使用太长的键，例如，不要使用一个 1024 字节的键，不仅是因为内存占用，而且在数据集中查找键时需要多次耗时的键比较。即使手头需要匹配一个很大值的存在性，对其进行哈希 (例如使用 SHA1) 是个不错的主意，尤其是从内存和带宽的角度。
不要使用太短的键。用”u1000flw” 取代”user:1000:followers” 作为键并没有什么实际意义，后者更具有可读性，相对于键对象本身以及值对象来说，增加的空间微乎其微。然而不可否认，短的键会消耗少的内存，你的任务就是要找到平衡点。
坚持一种模式 (schema)。例如，”object-type:id” 就不错，就像”user:1000”。点或者横线常用来连接多单词字段，如”comment:1234:reply.to”，或者”comment:1234:reply-to”。
键的最大大小是 512MB。

Redis 字符串 (Strings)

Redis 字符串是可以关联给 redis 键的最简单值类型。字符串是 Memcached 的唯一数据类型，所以新手使用起来也是很自然的。

由于 Redis 的键也是字符串，当我们使用字符串作为值的时候，我们是将一个字符串映射给另一个字符串。字符串数据类型适用于很多场景，例如，缓存 HTML 片段或者页面。

让我们用 redis-cli 来玩玩字符串类型 (接下来的例子都是使用 redis-cli)。

> set mykey somevalue  
OK  
> get mykey  
"somevalue"

你可以看到，我们使用 SET 和 GET 命令设置和检索字符串值。注意，如果键已经存在，SET 会替换掉该键已经存在的值，哪怕这个键关联的是一个非字符串类型的值。SET 执行的是赋值操作。

值可以是任何类型的字符串 (包括二进制数据)，例如，你可以存储一个 JPEG 图像。值不能大于 512MB。

SET 命令还有一些以额外的参数形式提供有意思的选项。例如，如果我要求如果键存在 (或刚好相反) 则执行失败，也就是说健存在才成功：

> set mykey newval nx  
(nil)  
> set mykey newval xx  
OK

尽管字符串是 Redis 最基本的值类型，你仍可以执行很多有趣的操作。例如，原子性增长：

> set counter 100  
OK  
> incr counter  
(integer) 101  
> incr counter  
(integer) 102  
> incrby counter 50  
(integer) 152

INCR 命令将字符串值解析为整数，并增加一，最后赋值后作为新值。还有一些类似的命令 INCRBY，DECR 和 DECRBY。它们以略微不同的方式执行，但其内部都是一样的命令。

为什么说 INCR 命令是原子的？因为即使多个客户端对同一个键发送 INCR 命令也不会造成竞争条件 (race condition)。例如，一定不会发生客户端 1 和客户端 2 同时读到”10”，都增加到 11，然后设置新值为 11。最后的结果将会一直是 12，读 - 增加 - 写操作在执行时，其他客户端此时不会执行相关命令。

有许多操作字符串的命令。例如，GETSET 命令给键设置一个新值，同时返回旧值。你可以使用这个命令，例如，如果你有一个系统，每当收到一个访问请求就使用 INRC 来增加一个键。你想每隔一个小时收集一次这个信息，而不想漏掉任何一个增长。你可以使用 GETSET，将新值赋值为 0，人后读取其旧值。

在一个命令中一次设置或者检索多个键有利于减少延迟。为此有了 MSET 和 MGET 命令：

> mset a 10 b 20 c 30  
OK  
> mget a b c  
1) "10"  
2) "20"  
3) "30"

当使用 MSET 时，Redis 返回一个值数组。

改变和查询键空间 (key space)

有一些命令并不定义在特定的类型上，但是对键空间的交互很有用，因此他们能作用在任意键上。

例如，EXISTS 命令返回 1 或者 0，来表示键在数据库中是否存在。另外，DEL 命令删除键及其关联的值，无论值是什么。

> set mykey hello  
OK  
> exists mykey  
(integer) 1  
> del mykey  
(integer) 1  
> exists mykey  
(integer) 0

从上面的例子中我们还可以看到，DEL 命令本身也会返回 1 或者 0，无论键是(存在)否(不存在)删除。

有许多键空间相关的命令，但是上面两个命令与 TYPE 命令关系紧密，TYPE 命令返回某个键的值的类型。

> set mykey x  
OK  
> type mykey  
string  
> del mykey  
(integer) 1  
> type mykey  
none

Redis 过期 (expires)：有限生存时间的键

在我们继续更复杂的数据结构之前，我们先抛出一个与类型无关的特性，称为 Redis 过期。你可以给键设置超时，也就是一个有限的生存时间。当生存时间到了，键就会自动被销毁，就像用户调用 DEL 命令一样。

快速过一下 Redis 过期的信息：

过期时间可以设置为秒或者毫秒精度。
过期时间分辨率总是 1 毫秒。
过期信息被复制和持久化到磁盘，当 Redis 停止时时间仍然在计算 (也就是说 Redis 保存了过期时间)。

设置过期非常简单：

> set key some-value  
OK  
> expire key 5  
(integer) 1  
> get key (immediately)  
"some-value"  
> get key (after some time)  
(nil)

键在两次 GET 调用期间消失了，因为第二次调用推迟了超过 5 秒。在上面的例子中，我们使用 EXPIRE 命令设置过期 (也可以为一个已经设置过期时间的键设置不同的过期时间，就像 PERSIST 命令可以删除过期时间使键永远存在)。当然我们也可以使用其他 Redis 命令来创建带过期时间的键。例如使用 SET 选项：

> set key 100 ex 10  
OK  
> ttl key  
(integer) 9

上面的例子中设置 10 秒过期的键，值为字符串 100。然后使用 TTL 命令检查键的生存剩余时间。

为了使用毫秒来设置和检查过期，请查看 PEXPIRE 和 PTTL 命令，以及 SET 命令的全部选项。