從入門到精通（上）

Redis 不是一個(gè)無(wú)格式 (plain) 的鍵值存儲(chǔ)，而是一個(gè)支持各種不同類型值的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器。這就是說(shuō)，傳統(tǒng)鍵值存儲(chǔ)是關(guān)聯(lián)字符串值到字符串鍵，但是 Redis 的值不僅僅局限于簡(jiǎn)單字符串，還可以持有更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。下面列的是 Redis 支持的所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，后面將逐一介紹：

• 二進(jìn)制安全 (binary-safe) 的字符串。
• 列表：按照插入順序排序的字符串元素 (element) 的集合 (collection)。通常是鏈表。
• 集合：唯一的，無(wú)序的字符串元素集合。
• 有序集合：和集合類似，但是每個(gè)字符串元素關(guān)聯(lián)了一個(gè)稱為分?jǐn)?shù) (score) 的浮點(diǎn)數(shù)。元素總是按照分?jǐn)?shù)排序，所以可以檢索一個(gè)范圍的元素 (例如，給我前 10，或者后 10 個(gè)元素)。
• 哈希：由字段 (field) 及其關(guān)聯(lián)的值組成的映射。字段和值都是字符串類型。這非常類似于 Ruby 或 Python 中的哈希 / 散列。
• 位數(shù)組 (位圖)：使用特殊的命令，把字符串當(dāng)做位數(shù)組來(lái)處理：你可以設(shè)置或者清除單個(gè)位值，統(tǒng)計(jì)全部置位為 1 的位個(gè)數(shù)，尋找第一個(gè)復(fù)位或者置位的位，等等。
• 超重對(duì)數(shù) (HyperLogLog)：這是一個(gè)用于估算集合的基數(shù) (cardinality，也稱勢(shì)，譯者注) 的概率性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不要害怕，它比看起來(lái)要簡(jiǎn)單，稍后為你揭曉。

理解這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是如何工作的，以及從命令參考手冊(cè)中選擇什么命令來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，并不總是一件繁瑣的事情，本文檔就是學(xué)習(xí) Redis 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其最常用模式的速成班。

后面的所有例子我們都是使用 redis-cli 工具，這是一個(gè)簡(jiǎn)單而又方便的命令行工具，用于發(fā)送命令給 Redis 服務(wù)器。

Redis 鍵 (Keys)

Redis 鍵是二進(jìn)制安全的，這意味著你可以使用任何二進(jìn)制序列作為鍵，從像”foo” 這樣的字符串到一個(gè) JPEG 文件的內(nèi)容。空字符串也是合法的鍵。

關(guān)于鍵的其他一些規(guī)則：

• 不要使用太長(zhǎng)的鍵，例如，不要使用一個(gè) 1024 字節(jié)的鍵，不僅是因?yàn)閮?nèi)存占用，而且在數(shù)據(jù)集中查找鍵時(shí)需要多次耗時(shí)的鍵比較。即使手頭需要匹配一個(gè)很大值的存在性，對(duì)其進(jìn)行哈希 (例如使用 SHA1) 是個(gè)不錯(cuò)的主意，尤其是從內(nèi)存和帶寬的角度。
• 不要使用太短的鍵。用”u1000flw” 取代”user:1000:followers” 作為鍵并沒(méi)有什么實(shí)際意義，后者更具有可讀性，相對(duì)于鍵對(duì)象本身以及值對(duì)象來(lái)說(shuō)，增加的空間微乎其微。然而不可否認(rèn)，短的鍵會(huì)消耗少的內(nèi)存，你的任務(wù)就是要找到平衡點(diǎn)。
• 堅(jiān)持一種模式 (schema)。例如，”object-type:id” 就不錯(cuò)，就像”user:1000”。點(diǎn)或者橫線常用來(lái)連接多單詞字段，如”comment:1234:reply.to”，或者”comment:1234:reply-to”。
• 鍵的最大大小是 512MB。

Redis 字符串 (Strings)

Redis 字符串是可以關(guān)聯(lián)給 redis 鍵的最簡(jiǎn)單值類型。字符串是 Memcached 的唯一數(shù)據(jù)類型，所以新手使用起來(lái)也是很自然的。

由于 Redis 的鍵也是字符串，當(dāng)我們使用字符串作為值的時(shí)候，我們是將一個(gè)字符串映射給另一個(gè)字符串。字符串?dāng)?shù)據(jù)類型適用于很多場(chǎng)景，例如，緩存 HTML 片段或者頁(yè)面。

讓我們用 redis-cli 來(lái)玩玩字符串類型 (接下來(lái)的例子都是使用 redis-cli)。

> set mykey somevalue  
OK  
> get mykey  
"somevalue"  

你可以看到，我們使用 SET 和 GET 命令設(shè)置和檢索字符串值。注意，如果鍵已經(jīng)存在，SET 會(huì)替換掉該鍵已經(jīng)存在的值，哪怕這個(gè)鍵關(guān)聯(lián)的是一個(gè)非字符串類型的值。SET 執(zhí)行的是賦值操作。

值可以是任何類型的字符串 (包括二進(jìn)制數(shù)據(jù))，例如，你可以存儲(chǔ)一個(gè) JPEG 圖像。值不能大于 512MB。

SET 命令還有一些以額外的參數(shù)形式提供有意思的選項(xiàng)。例如，如果我要求如果鍵存在 (或剛好相反) 則執(zhí)行失敗，也就是說(shuō)健存在才成功：

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

盡管字符串是 Redis 最基本的值類型，你仍可以執(zhí)行很多有趣的操作。例如，原子性增長(zhǎng)：

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

INCR 命令將字符串值解析為整數(shù)，并增加一，最后賦值后作為新值。還有一些類似的命令 INCRBY，DECR 和 DECRBY。它們以略微不同的方式執(zhí)行，但其內(nèi)部都是一樣的命令。

為什么說(shuō) INCR 命令是原子的？因?yàn)榧词苟鄠€(gè) 客戶端對(duì)同一個(gè)鍵發(fā)送 INCR 命令也不會(huì)造成競(jìng)爭(zhēng)條件 (race condition)。例如，一定不會(huì)發(fā)生客戶端 1 和客戶端 2 同時(shí)讀到”10”，都增加到 11，然后設(shè)置新值為 11。最后的結(jié)果將會(huì)一直是 12，讀 - 增加 - 寫操作在執(zhí)行時(shí)，其他客戶端此時(shí)不會(huì)執(zhí)行相關(guān)命令。

有許多操作字符串的命令。例如，GETSET 命令給鍵設(shè)置一個(gè)新值，同時(shí)返回舊值。你可以使用這個(gè)命令，例如，如果你有一個(gè)系統(tǒng)，每當(dāng)收到一個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求就使用 INRC 來(lái)增加一個(gè)鍵。你想每隔一個(gè)小時(shí)收集一次這個(gè)信息，而不想漏掉任何一個(gè)增長(zhǎng)。你可以使用 GETSET，將新值賦值為 0，人后讀取其舊值。

在一個(gè)命令中一次設(shè)置或者檢索多個(gè)鍵有利于減少延遲。為此有了 MSET 和 MGET 命令：

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

當(dāng)使用 MSET 時(shí)，Redis 返回一個(gè)值數(shù)組。

改變和查詢鍵空間 (key space)

有一些命令并不定義在特定的類型上，但是對(duì)鍵空間的交互很有用，因此他們能作用在任意鍵上。

例如，EXISTS 命令返回 1 或者 0，來(lái)表示鍵在數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在。另外，DEL 命令刪除鍵及其關(guān)聯(lián)的值，無(wú)論值是什么。

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

從上面的例子中我們還可以看到，DEL 命令本身也會(huì)返回 1 或者 0，無(wú)論鍵是(存在)否(不存在)刪除。

有許多鍵空間相關(guān)的命令，但是上面兩個(gè)命令與 TYPE 命令關(guān)系緊密，TYPE 命令返回某個(gè)鍵的值的類型。

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

Redis 過(guò)期 (expires)：有限生存時(shí)間的鍵

在我們繼續(xù)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之前，我們先拋出一個(gè)與類型無(wú)關(guān)的特性， 稱為 Redis 過(guò)期 。你可以給鍵設(shè)置超時(shí)，也就是一個(gè)有限的生存時(shí)間。當(dāng)生存時(shí)間到了，鍵就會(huì)自動(dòng)被銷毀，就像用戶調(diào)用 DEL 命令一樣。

快速過(guò)一下 Redis 過(guò)期的信息：

• 過(guò)期時(shí)間可以設(shè)置為秒或者毫秒精度。
• 過(guò)期時(shí)間分辨率總是 1 毫秒。
• 過(guò)期信息被復(fù)制和持久化到磁盤，當(dāng) Redis 停止時(shí)時(shí)間仍然在計(jì)算 (也就是說(shuō) Redis 保存了過(guò)期時(shí)間)。

設(shè)置過(guò)期非常簡(jiǎn)單：

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

鍵在兩次 GET 調(diào)用期間消失了，因?yàn)榈诙握{(diào)用推遲了超過(guò) 5 秒。在上面的例子中，我們使用 EXPIRE 命令設(shè)置過(guò)期 (也可以為一個(gè)已經(jīng)設(shè)置過(guò)期時(shí)間的鍵設(shè)置不同的過(guò)期時(shí)間，就像 PERSIST 命令可以刪除過(guò)期時(shí)間使鍵永遠(yuǎn)存在)。當(dāng)然我們也可以使用其他 Redis 命令來(lái)創(chuàng)建帶過(guò)期時(shí)間的鍵。例如使用 SET 選項(xiàng)：

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

上面的例子中設(shè)置 10 秒過(guò)期的鍵，值為字符串 100。然后使用 TTL 命令檢查鍵的生存剩余時(shí)間。

為了使用毫秒來(lái)設(shè)置和檢查過(guò)期，請(qǐng)查看 PEXPIRE 和 PTTL 命令，以及 SET 命令的全部選項(xiàng)。