Redis系列(二)：Redis的5種數據結構及其常用命令

上一篇博客，我們講解了什麼是Redis以及在Windows和Linux環境下安裝Redis的方法，

沒看過的同學可以點擊以下鏈接查看：

Redis系列(一)：Redis簡介及環境安裝。

本篇博客我們來講解下Redis的5種數據結構及其常用命令，5種數據結構分別為：

1. 字元串String
2. 列表List
3. 集合Set
4. 散列Hash
5. 有序集合ZSet

註意事項：Redis可以存儲鍵(key)值(value)對的映射，其中鍵(key)一直是String，而值可以是上面提到的5種數據結構中的一種。

1. 字元串String

在Redis中，字元串可以存儲以下3種類型的值：

1. 位元組串(byte string)
2. 整數
3. 浮點數

經常使用的字元串命令主要分為以下3種類型：

1. 常用命令
2. 自增自減命令
3. 子串命令

接下來，我們一一講解。

1.1 常用命令

常用命令主要有：GET、SET、DEL。

GET、SET、DEL命令的功能如下所示：

然後我們打開一個redis-cli互動式客戶端，執行下上面的命令看下效果。

以下是這些命令的使用示例：

1.2 自增自減命令

自增自減命令主要有：INCR、DECR、INCRBY、DECRBY、INCRBYFLOAT。

當用戶將一個值存儲到Redis字元串的時候，如果這個值可以被轉化為整數或者浮點數，那麼Redis會察覺到這一點，並允許用戶對這個字元串執行各種INCR*和DECR*操作。

INCR、DECR命令的功能如下所示：

以下是可能存在的3個異常場景：

1. 對一個不存在的鍵執行自增或者自減操作，Redis在執行操作時會將這個鍵的值當作0來處理。
2. 對一個保存了空串的鍵執行自增或者自減操作，Redis在執行操作時會將這個鍵的值當作0來處理。
3. 對一個值無法被解釋為整數或者浮點數的字元串鍵執行自增或者自減操作，Redis將返回一個錯誤。

以下是這些命令的使用示例：

INCRBY、DECRBY命令的功能和上面的INCR、DECR命令類似，不過INCRBY、DECRBY可以指定每次自增或者自減的數值，而INCR、DECR每次都自增或者自減1。

INCRBYFLOAT命令與INCRBY命令類似，不過INCRBYFLOAT命令用來自增或者自減浮點，而INCRBY命令用來自增或者自減整數。

INCRBY、DECRBY、INCRBYFLOAT命令的功能如下所示如下所示：

我們可以打開一個redis-cli互動式客戶端，執行上面的命令看下效果。

1.3 子串命令

子串命令主要有：APPEND、GETRANGE、SETRANGE。

APPEND命令的功能如下所示：

命令：APPEND

語法：APPEND keyname value

功能：將值value追加到指定鍵keyname當前存儲的值的末尾

GETRANGE命令的功能如下所示：

命令：GETRANGE

語法：GETRANGE keyname start end

功能：獲取一個由偏移量start(包含start)至偏移量end(包含end)範圍內所有字元組成的子串

SETRANGE命令的功能如下所示：

命令：SETRANGE

語法：SETRANGE keyname start value

功能：將從start偏移量開始的子串設置為給定值

以下是這些命令的使用示例：

2. 列表List

Redis中的列表主要有以下2個特性：

1. 有序地存儲多個字元串
2. 列表裡面的元素是可以重覆的

經常使用的列表命令主要分為以下3種類型：

1. 常用命令
2. 阻塞彈出命令
3. 元素移動命令

接下來，我們一一講解。

2.1 常用命令

常用命令主要有：RPUSH、LPUSH、RPOP、LPOP、LINDEX、LRANGE、LTRIM。

RPUSH命令的功能如下所示：

命令：RPUSH

語法：RPUSH keyname value [value ...]

功能：將一個或多個值推入列表的右端

LPUSH命令的功能如下所示：

命令：LPUSH

語法：LPUSH keyname value [value ...]

功能：將一個或多個值推入列表的左端

RPOP命令的功能如下所示：

命令：RPOP

語法：RPOP keyname

功能：移除並返回列表最右端的元素

LPOP命令的功能如下所示：

命令：LPOP

語法：LPOP keyname

功能：移除並返回列表最左端的元素

LINDEX命令的功能如下所示：

命令：LINDEX

語法：LINDEX keyname offset

功能：返回列表中偏移量為offset的元素

LRANGE命令的功能如下所示：

命令：LRANGE

語法：LRANGE keyname start end

功能：返回列表從start(包含start)偏移量到end偏移量(包含end)範圍內的所有元素

LTRIM命令的功能如下所示：

命令：LTRIM

語法：LTRIM keyname start end

功能：對列表進行修剪，只保留從start(包含start)偏移量到end偏移量(包含end)範圍內的元素

以下是這些命令的使用示例：

2.2 阻塞彈出命令

阻塞彈出命令主要有：BLPOP、BRPOP。

BLPOP命令的功能如下所示：

命令：BLPOP

語法：BLPOP keyname [keyname ...] timeout

功能：從第一個非空列表中彈出最左端的元素，如果沒有，則在timeout秒之內阻塞並等待可彈出的元素出現

BRPOP命令的功能如下所示：

命令：BRPOP

語法：BRPOP keyname [keyname ...] timeout

功能：從第一個非空列表中彈出最右端的元素，如果沒有，則在timeout秒之內阻塞並等待可彈出的元素出現

以下是這些命令的使用示例：

2.3 元素移動命令

元素移動命令主要有：RPOPLPUSH、BRPOPLPUSH。

RPOPLPUSH命令的功能如下所示：

命令：RPOPLPUSH

語法：RPOPLPUSH source-key dest-key

功能：從source-key列表中彈出最右端的元素，然後將這個元素推入dest-key列表的最左端，並向用戶返回這 個元素

BRPOPLPUSH命令可以認為是RPOPLPUSH命令的阻塞實現，功能如下所示：

命令：BRPOPLPUSH

語法：BRPOPLPUSH source-key dest-key timeout

功能：從source-key列表中彈出最右端的元素，然後將這個元素推入dest-key列表的最左端，並向用戶返回這 個元素，如果source-key為空，那麼在timeout秒之內阻塞並等待可彈出的元素出現

以下是這些命令的使用示例：

3. 集合Set

Redis的集合以無序的方式來存儲多個各不相同的元素。

與上面提到的列表相比，Redis中的集合主要有以下2個特性：

1. 無序地存儲多個字元串
2. 集合裡面的元素是不可以重覆的

經常使用的集合命令主要分為以下3種類型：

1. 常用命令
2. 元素移動命令
3. 差集/交集/並集命令

接下來，我們一一講解。

3.1 常用命令

常用命令主要有：SADD、SMEMBERS、SISMEMBER、SREM、SCARD。

以上命令的功能描述如下所示：

以下是這些命令的使用示例：

3.2 元素移動命令

元素移動命令主要有：SMOVE。

以上命令的功能描述如下所示：

語法：SMOVE sourcekey destkey item

功能：將集合sourcekey中的元素item移除，並將元素item添加到集合destkey中

​ 如果item被成功移除，返回1，否則返回0

以下是SMOVE命令的使用示例：

3.3 差集/交集/並集命令

交集/並集/差集命令主要有：SDIFF、SDIFFSTORE、SINTER、SINTERSTORE、SUNION、SUNIONSTORE。

以上命令的功能描述如下所示：

以下是這些命令的使用示例：

4. 散列Hash

關於數據結構Hash，有些書籍叫做散列，有些書籍叫做哈希，本文中使用名稱：散列。

Redis的散列可以存儲多個鍵值對之間的映射，即可以讓用戶將多個鍵值對存儲到一個Redis鍵裡面，如下所示：

接下來，我們瞭解下經常使用的散列命令。

4.1 添加鍵值對

往散列里添加鍵值對有2個命令，分別是HSET、HMSET，其中HSET一次只能添加1個鍵值對，而HMSET一次可以添加多個鍵值對。

以下是這2個命令的使用示例：

此時的hash-key包含3個鍵值對，如下所示：

4.2 獲取鍵值對

獲取散列里鍵值對有以下5個命令：

1. HGET 從散列里獲取指定鍵的值
2. HMGET 從散列里獲取一個或多個鍵的值
3. HKEYS 獲取散列包含的所有鍵
4. HVALS 獲取散列包含的所有值
5. HGETALL 獲取散列包含的所有鍵值對

以下是這5個命令的使用示例：

4.3 獲取鍵值對數量

可以通過HLEN命令來獲取散列包含的鍵值對數量。

以下是HLEN命令的使用示例：

4.4 判斷鍵是否存在

可以通過HEXISTS命令來檢查某個鍵是否存在於散列中。

以下是HEXISTS命令的使用示例：

4.5 自增/自減

和字元串的自增，自減命令功能類似，在散列里，我們可以使用HINCRBY命令將某個鍵存儲的值加上個整數，使用HINCRBYFLOAT命令將某個鍵存儲的值加上個浮點數。

以下是這2個命令的使用示例：

4.6 刪除鍵值對

可以通過HDEL命令來刪除散列中的一個或多個鍵。

以下是HDEL命令的使用示例：

5. 有序集合ZSet

有序集合和散列一樣，可以用於存儲多個鍵值對之間的映射，其中有序集合的鍵被稱為成員(member)，每個成員都是各不相同的，有序集合的值被稱為分值(score)，分值必須為浮點數。

下圖表示1個包含2個元素的有序集合示例：

接下來，我們瞭解下經常使用的有序集合命令。

5.1 添加元素

可以通過ZADD命令往有序集合中添加元素。

以下是ZADD命令的使用示例：

此時的zset-key包含3個成員與分值之間的映射，如下所示：

5.2 獲取元素

獲取有序集合里元素有以下2個命令：

1. ZRANGE

   語法：ZRANGE keyname start stop [WITHSCORES]

   功能：返回有序集合中排名介於start和stop之間的成員，如果給定了可選的WITHSCORES選項，

   ​ 那麼會將成員的分值一併返回

2. ZRANGEBYSCORE

   語法：ZRANGEBYSCORE keyname min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

   功能：返回有序集合中分值介於min和max之間的成員，如果給定了可選的WITHSCORES選項，

   ​ 那麼會將成員的分值一併返回

以下是這2個命令的使用示例：

5.3 獲取元素數量

可以通過ZCARD命令來獲取有序集合包含的成員數量。

以下是ZCARD命令的使用示例：

還可以通過ZCOUNT命令來獲取有序集合中分值處於某個區間的成員數量。

以下是ZCOUNT命令的使用示例：

5.4 自增/自減

和字元串的自增，自減命令功能類似，在有序集合里，我們可以使用ZINCRBY命令將某個成員的分值加上個整數。

以下是這ZINCRBY命令的使用示例：

5.5 刪除元素

可以通過ZREM命令來刪除有序集合中的一個或多個成員。

以下是ZREM命令的使用示例：

如果想瞭解更多的Redis命令，可以查看官網地址：https://redis.io/commands。

6. 源碼及參考

Josiah L. Carlson 《Reids實戰》