Redis的基础使用

一、认识Redis

一、基本概念

Redis（Remote Dictionary Server，远程字典服务器）是一款开源、基于内存运行的高性能键值对（Key-Value）NoSQL 数据库。它通常被用作数据库、缓存、消息代理和流式处理引擎，除了这些之外，目前较新版本的Redis还支持AI领域的一些应用，包括向量数据库、增强检索生成RAG以及AI Agent和聊天机器人。Redis 内置了复制功能，并提供不同级别的磁盘持久化。它支持复杂数据类型（例如字符串、哈希、列表、集合、有序集合以及 JSON），并为这些数据类型定义了原子操作。

二、核心优势

1. 极致的读写性能
Redis 将所有数据存储在系统内存中，避免了传统磁盘 I/O 带来的性能瓶颈。因此，它能提供亚毫秒级（甚至微秒级）的响应时间，单机即可支持每秒数十万次的查询率（QPS），非常适合高并发场景。

2. 丰富的数据结构
不同于传统的简单键值存储，Redis 原生支持多种复杂的数据结构，包括：字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）。此外还支持位图（Bitmap）、HyperLogLog、地理空间（Geospatial）以及流（Stream）等高级数据类型，能够轻松应对各种业务需求。

3. 数据持久化与高可用
虽然基于内存，但 Redis 提供了 RDB（内存快照）和 AOF（日志追加）两种持久化机制，确保在服务器宕机或重启后数据不会丢失。同时，它支持主从复制、哨兵模式（Sentinel）以及分布式集群（Cluster），为构建高可用和可扩展的系统提供了强有力的保障。

4. 简单易用与单线程模型
Redis 采用简洁的命令结构，开发者可以用更少的代码实现复杂的逻辑。其核心命令执行采用单线程模型，不仅规避了多线程带来的锁竞争和上下文切换开销，还天然保证了操作的原子性，无需担心并发竞争问题。

三、典型应用场景

• 缓存系统： 减轻后端关系型数据库的负担，提高网页或应用的响应速度。
• 会话存储： 在 Web 应用中快速读写用户的登录信息和购物车状态。
• 排行榜与计数器： 利用有序集合高效维护游戏分数排名或页面实时访问量。
• 消息队列： 通过发布/订阅模式和列表结构，在生产者和消费者之间高效传递消息。
• 实时分析与地理位置服务： 用于高频交易监控、附近的人/店铺查询等。

二、Redis的安装与启动

官方文档：https://redis.io/docs/latest/get-started/

系统环境：Ubuntu 22.04

Redis安装版本：8.0.0

1.安装必要的依赖

#更新软件包列表
apt-get update
#安装必要的工具和库
apt-get install -y sudo
sudo apt-get install -y --no-install-recommends \ca-certificates \wget \dpkg-dev \gcc \g++ \libc6-dev \libssl-dev \make \git \cmake \python3 \python3-pip \python3-venv \python3-dev \unzip \rsync \clang \automake \autoconf \libtool

2.安装cmake

#安装指定版本的cmake
pip3 install cmake==3.31.6
#创建软链接（类似于快捷方式）,/usr/bin(系统默认可执行文件路径，这样就可以在任意位置cmake)
sudo ln -sf /usr/local/bin/cmake /usr/bin/cmake
#检查版本
cmake --version

3.下载Redis源码并解压

#创建好目录并进入
mkdir -p /mydata/redis
cd /mydata/redis
#下载tar.gz包
wget https://download.redis.io/releases/redis-8.0.0.tar.gz
#解压
tar xzf redis-8.0.0.tar.gz
#进入解压目录
cd redis-8.0.0

4.构建环境变量和编译

#构建环境变量
export BUILD_TLS=yes
export BUILD_WITH_MODULES=yes
export INSTALL_RUST_TOOLCHAIN=yes
export DISABLE_WERRORS=yes
#编译(网络不好可以先关闭模块的编译，要不然很慢)
make -j$(nproc) BUILD_WITH_MODULES=no

5.执行目录和源码分开

#PREFIX用于指定执行目录存放的位置
make install PREFIX=/mydata/redis/redis
#创建conf目录并拷贝一份redis.conf
cd /mydata/redis/redis
mkdir -p conf
cp /mydata/redis/redis-8.0.0/redis.conf /mydata/redis/redis/conf/
#授权
cd conf
chmod -R 777 redis.conf

6.启动Redis

#启动Redis
cd /mydata/redis/redis/bin
./redis-server ../conf/redis.conf

出现如下界面说明启动成功！

7.连接Redis

注意：这里我们需要换一个命令窗口去操作，不要直接在启动Redis这里直接ctrl+c！！

#使用redis-cli连接已启动的Redis服务，-h指定host，-p指定端口
./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
#set命令设置key-value键值对
set name zhangsan
#get命令根据key获取value
get name

退出当前客户端

exit

停止Redis服务

./redis-cli -p 6379 shutdown

三、Redis全局命令

keys命令用于列出所有的key，支持通配符，不过如果是在生产环境中，key特别多的情况下不要乱用，因为Redis会把所有的key全部遍历一遍，时间复杂度是O(N)

keys *
keys na*

dbsize命令用于返回当前key的总量，这个和上面的不一样，不会把所有的key遍历一遍统计总数，Redis内部维护了一个key的总量，dbsize命令直接拿的这个数据，时间复杂度是O(1)

EXISTS命令用于返回指定key是否存在，存在返回1，不存在返回0

set stu1 xiaoming
set stu2 xiaohong
EXISTS stu1
EXISTS stu3

EXISTS命令后面也可以指定多个key

EXISTS stu1 stu2
EXISTS stu1 stu2 stu3

del命令用于删除key，删除存在的key返回1，不存在的返回0，支持删除多个key

127.0.0.1:6379> set stu1 zs
OK
127.0.0.1:6379> set stu2 ww
OK
127.0.0.1:6379> set stu3 ls
OK
127.0.0.1:6379> del stu1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del stu2 stu3
(integer) 2
127.0.0.1:6379> del stu1
(integer) 0

expire命令支持对key设置过期时间，单位为秒，超过过期时间自动删除，ttl命令用来查看key的剩余过期时间，当key被自动删除不存在了，返回-2，如果是未设置过期时间，返回-1

127.0.0.1:6379> set stu2 ls
OK
127.0.0.1:6379> expire stu2 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl stu2
(integer) 6
127.0.0.1:6379> ttl stu2
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ttl stu2
(integer) -2
127.0.0.1:6379> ttl stu1
(integer) -1

设置过期时间需要注意以下几点：

• 如果设置过期时间的key不存在，返回0；
• 过期时间为负值，等价于 del命令；
• persist命令用于清除key的过期时间

127.0.0.1:6379> expire stu1 20
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl stu1
(integer) 16
127.0.0.1:6379> persist stu1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl stu1
(integer) -1

• 对于字符串类型的key，执行set命令会清除它的过期时间；

127.0.0.1:6379> expire stu1 99
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl stu1
(integer) 91
127.0.0.1:6379> set stu1 ll
OK
127.0.0.1:6379> ttl stu1
(integer) -1

• Redis不支持二级数据结构(例如哈希、列表)内部元素的过期功能，不能对二级数据结构做过期时间设置；

type命令用于返回键的类型

127.0.0.1:6379> type stu1
string

randomkey用于返回一个随机的key

127.0.0.1:6379> randomkey
"stu1"

rename命令用于对key重命名，注意：如果新名已存在，则会把已存在的那个key的值给覆盖

127.0.0.1:6379> get stu1
"ll"
127.0.0.1:6379> get stu2
"lxs"
127.0.0.1:6379> rename stu1 stu2
OK
127.0.0.1:6379> get stu2
"ll"

我们可以使用 renamenx命令来保证不会把别的key给覆盖，它会判断新的key名是否存在

127.0.0.1:6379> set stu1 lsls
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "stu1"
2) "stu2"
127.0.0.1:6379> renamenx stu1 stu2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> keys *
1) "stu1"
2) "stu2"

四、常用的数据结构

Redis常用的数据结构有五种：字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）和有序集合（ZSet）。

一、字符串

1、常用命令

我们前面使用的 set命令就是字符串的常用命令，它包含如下的几个选项：

• ex：设置过期时间，和expire作用一致；
• px：也是设置过期时间，不过是毫秒级的；
• nx：只有key不存在才能set成功，常用于分布式锁；
• xx：只有key存在才能成功，用于更新；

127.0.0.1:6379> keys *
1) "stu1"
2) "stu2"
3) "stu3"
127.0.0.1:6379> set stu1 zhuzhu nx ex 99
(nil)
127.0.0.1:6379> set stu4 zhuzhu nx ex 99
OK
127.0.0.1:6379> set stu5 lili xx ex 99
(nil)
127.0.0.1:6379> set stu4 lili xx
OK

setex命令是 set和 ex的组合命令，setnx命令是 set和 nx的组合命令

127.0.0.1:6379> setex stu4 99 liubang
OK
127.0.0.1:6379> setnx stu4 jk
(integer) 0

get命令根据key获取value，没有则返回nil空

127.0.0.1:6379> get stu1
"lsls"
127.0.0.1:6379> get stu5
(nil)

mset命令和 mget命令用于批量设置和获取

127.0.0.1:6379> mset a 1 b 2 c 3 d 4
OK
127.0.0.1:6379> mget a b c d
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"

incr命令用于value自增（整数才行），如果key不存在，则从0开始自增

127.0.0.1:6379> EXISTS age
(integer) 0
127.0.0.1:6379> incr age
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incr age
(integer) 2

append命令用于字符串追加

127.0.0.1:6379> set address jiangxi
OK
127.0.0.1:6379> append address nanchang
(integer) 15
127.0.0.1:6379> get address
"jiangxinanchang"

strlen用于返回字符串的长度，注意中文占三个字节

127.0.0.1:6379> strlen address
(integer) 15
127.0.0.1:6379> set name "张三"
OK
127.0.0.1:6379> strlen name
(integer) 6

getset命令也是用于设置value，但是会返回原值，如果没有，则返回nil

127.0.0.1:6379> getset address "jiangxi nanchang"
"jiangxinanchang"
127.0.0.1:6379> getset province jiangxi
(nil)
127.0.0.1:6379> get province
"jiangxi"

setrange命令用于设置指定位置的字符，下标从0开始

127.0.0.1:6379> setrange province 4 " "
(integer) 7
127.0.0.1:6379> get province
"jian xi"

getrange命令用于截取字符串

127.0.0.1:6379> getrange province 0 3
"jian"

2、使用场景

• 缓存：最常见的使用场景，将Mysql访问频繁的数据缓存到Redis中，用户请求过来直接从Redis拿；
• 计数：使用Redis快速计数，比如网站的实时访问量；
• 会话Session：用户的登录信息，会话信息放在Redis中，方便各个服务使用；
• 限速：比如为了保证短信接口不被频繁访问，限制用户获取验证码的频率；

二、哈希（Hash）

Redis里的哈希和我们java里的HashMap结构差不多，哈希包含key，field和value三部分，key对应的是整个哈希结构本身，也就是整个HashMap，field-value对应的是哈希结构里面包含的每一个键值对，就和我们HashMap里面的Entry一样。

2.1 常用命令

hset命令用于对哈希结构进行设置，可以单独对其中的一个field-value操作，也可以对多个field-value进行操作。

127.0.0.1:6379> hset stus stu1 xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset stus stu2 xiaohong stu3 xiaohua
(integer) 2

hget命令用于获取field对应的value，如果不存在返回nil

127.0.0.1:6379> hget stus stu1
"xiaoming"
127.0.0.1:6379> hget stus stu4
(nil)

hdel命令用于删除一个或多个指定的field

127.0.0.1:6379> hdel stus stu1 stu2
(integer) 2

hlen命令用于返回哈希结构中包含field的个数

127.0.0.1:6379> hlen stus
(integer) 1

hmset命令用于批量设置，hmget用于批量获取，注意：hset也可以同时设置多个，但是它返回值是个数，而hmset返回的是布尔值。

127.0.0.1:6379> hmset stus stu1 lili stu2 judy
OK
127.0.0.1:6379> hmget stus stu1 stu2
1) "lili"
2) "judy"

hexists命令用于判断指定field是否存在，存在返回1，不存在返回0

127.0.0.1:6379> hexists stus stu1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hexists stus stu4
(integer) 0

hkeys命令用于返回所有的field，hvals用于返回所有的value

127.0.0.1:6379> hkeys stus
1) "stu3"
2) "stu1"
3) "stu2"
127.0.0.1:6379> hvals stus
1) "xiaohua"
2) "lili"
3) "judy"

hgetall命令用于返回所有的field-value

127.0.0.1:6379> hgetall stus
1) "stu3"
2) "xiaohua"
3) "stu1"
4) "lili"
5) "stu2"
6) "judy"

hstrlen命令用于返回value的长度

127.0.0.1:6379> hstrlen stus stu1
(integer) 4

2.2 使用场景

哈希结构比较适宜存放对象类型的数据，比如我们的Student学生对象，它里面有姓名，年龄，班级这些信息。如果使用字符串结构来存放对象信息的话，需要使用较多的key，而哈希结构只需要一个key，也方便集中管理。

三、列表（List）

Redis里的列表和我们java里的ArrayList差不多，可以存储多个字符串元素，元素有序，可以通过下标癞获取元素，并且元素还可以重复。

3.1 常用命令

rpush命令用于从列表右侧插入元素

127.0.0.1:6379> rpush strList aa bb cc dd
(integer) 4

lrange命令用于从左到右列出指定范围内的元素，下标从0开始，如果是列出所有元素，可以指定为0 -1.

127.0.0.1:6379> lrange strList 0 3
1) "aa"
2) "bb"
3) "cc"
4) "dd"
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -1
1) "aa"
2) "bb"
3) "cc"
4) "dd"
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 4
1) "aa"
2) "bb"
3) "cc"
4) "dd"

lpush命令用于从列表左侧插入元素

127.0.0.1:6379> lpush strList d c b a
(integer) 8
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -1
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
5) "aa"
6) "bb"
7) "cc"
8) "dd"

linsert命令用于在指定元素前后插入元素

127.0.0.1:6379> linsert strList BEFORE "aa" "aaa"
(integer) 9
127.0.0.1:6379> linsert strList AFTER "aa" "aaa"
(integer) 10
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -11) "a"2) "b"3) "c"4) "d"5) "aaa"6) "aa"7) "aaa"8) "bb"9) "cc"
10) "dd"

如果匹配元素在列表的存在多个，只在匹配的第一个元素那里插入

127.0.0.1:6379> linsert strList BEFORE "aaa" "hello"
(integer) 11
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -11) "a"2) "b"3) "c"4) "d"5) "hello"6) "aaa"7) "aa"8) "aaa"9) "bb"
10) "cc"
11) "dd"

lpop命令用于从列表左侧弹出元素，rpop命令用于从列表右侧弹出元素，可以指定弹出元素的个数，注意，这个操作会删除元素。

127.0.0.1:6379> lpop strList 1
1) "a"
127.0.0.1:6379> lpop strList 2
1) "b"
2) "c"
127.0.0.1:6379> rpop strList 1
1) "dd"
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -1
1) "d"
2) "hello"
3) "aaa"
4) "aa"
5) "aaa"
6) "bb"
7) "cc"

lrem命令用于删除指定的元素，可以指定删除的数量count，分三种情况：

• count>0：从左往右删除count个指定元素；
• count<0：从右往左删除count绝对值个指定元素；
• count=0：将指定元素全部删除

127.0.0.1:6379> rpush remList "aa" "aa" "aa" "bb" "aa" "aa" "aa"
(integer) 7
127.0.0.1:6379> lrange remList 0 -1
1) "aa"
2) "aa"
3) "aa"
4) "bb"
5) "aa"
6) "aa"
7) "aa"
127.0.0.1:6379> lrem remList 1 "aa"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange remList 0 -1
1) "aa"
2) "aa"
3) "bb"
4) "aa"
5) "aa"
6) "aa"
127.0.0.1:6379> lrem remList -1 "aa"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange remList 0 -1
1) "aa"
2) "aa"
3) "bb"
4) "aa"
5) "aa"
127.0.0.1:6379> lrem remList 0 "aa"
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange remList 0 -1
1) "bb"

ltrim命令用于截取修剪列表，保留指定范围内的元素，如果指定范围为0 -1，表示不修剪

127.0.0.1:6379> ltrim strList 0 -1
OK
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -1
1) "d"
2) "hello"
3) "aaa"
4) "aa"
5) "aaa"
6) "bb"
7) "cc"
127.0.0.1:6379> ltrim strList 0 3
OK
127.0.0.1:6379> lrange strList 0 -1
1) "d"
2) "hello"
3) "aaa"
4) "aa"

lset命令用于修改下标的元素，lindex命令用于指定下标的元素

127.0.0.1:6379> lset strList 0 "ddd"
OK
127.0.0.1:6379> lindex strList 0
"ddd"

llen命令用于获取列表的长度

127.0.0.1:6379> llen strList
(integer) 4

blpop和brpop两个命令是lpop和rpop的阻塞式版本，当列表中没有元素时，会进入阻塞状态，可以同时支持多个列表，也可以设置阻塞时间，单位为秒，如果为0表示会一直阻塞，直到有元素进入列表为止。

这个时候我们可以新开一个客户端去插入元素

127.0.0.1:6379> rpush strList "hello"
(integer) 1

插入完毕，我们回到被阻塞的那个客户端

3.2 使用场景

可以用来作为消息队列来使用，客户端使用rpush等命令发送消息，多个客户端可以使用blpop命令阻塞式等消费消息。

四、集合（Set）

集合也是用来保存多个字符串元素的，但是和列表不同的是，集合内的元素是不能重复的，并且无序，无法通过下标来获取元素。

4.1 常用命令

sadd命令用于添加元素

#实际只加进去四个
127.0.0.1:6379> sadd mySet a a b b c c d d
(integer) 4

srem命令用于删除元素，可同时指定多个

127.0.0.1:6379> srem mySet a b
(integer) 2

scard用于返回集合内元素个数

127.0.0.1:6379> scard mySet
(integer) 2

sismember命令用于判断元素是否在集合内，是返回1，不是返回0

127.0.0.1:6379> sismember mySet c
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember mySet a
(integer) 0

srandmember命令用于随机返回集合内元素，默认返回1个，可返回指定个数

127.0.0.1:6379> srandmember mySet
"a"
127.0.0.1:6379> srandmember mySet 2
1) "c"
2) "d"

spop命令用于从集合内随机弹出元素，默认弹出一个，可指定弹出多个，弹出后元素即删除

127.0.0.1:6379> spop mySet
"d"
127.0.0.1:6379> spop mySet 2
1) "c"
2) "a"

smembers命令用于返回集合内所有的元素，不删除

127.0.0.1:6379> smembers mySet
1) "b"

除了对单个集合操作，Redis还提供了对多个集合之间操作的命令。

sinter命令用于对多个集合之间求交集

127.0.0.1:6379> sadd set1 a b c d
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sadd set2 e f g h
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sinter set1 set2
(empty array)

sunion命令用于对多个集合求并集

127.0.0.1:6379> sunion set1 set2
1) "e"
2) "g"
3) "c"
4) "a"
5) "b"
6) "d"
7) "h"
8) "f"

sdiff命令用于对多个集合求差集

127.0.0.1:6379> sdiff set1 set2
1) "a"
2) "b"
3) "d"
4) "c"

Redis还提供了sinterstore、sunionstore和sdiffstore命令用于将上述的结果保存到一个新的集合内。

127.0.0.1:6379> sunionstore unionset set1 set2
(integer) 8
127.0.0.1:6379> smembers unionset
1) "a"
2) "b"
3) "c"
4) "d"
5) "e"
6) "f"
7) "g"
8) "h"

4.2 使用场景

比较常见的就是一些标签、分类信息，比如：买书的话会有历史、人文、科学等不同类型的书籍；买手机的话会有华为、小米、oppo不同品牌的手机。

五、有序集合（ZSET）

有序集合相较于前面的集合来说，它的元素是有序的，元素之间依据score来进行排序。

5.1 常用命令

zadd命令用于有序集合的元素添加。命令格式如下：

127.0.0.1:6379> zadd stuScore 90 xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd stuScore 81 xiaohong
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd stuScore 69 xiaohua
(integer) 1

zcard命令用于返回有序集合内的成员个数

127.0.0.1:6379> zcard stuScore
(integer) 3

zscore命令用于返回某个成员的score，成员不存在则返回nil

127.0.0.1:6379> zscore stuScore xiaohua
"69"
127.0.0.1:6379> zscore stuScore xiaoli
(nil)

zrank和zrevrank命令用于指定成员的排名，前者是按照score从小到大排的，后者是按照score从大到小排的。

127.0.0.1:6379> zrank stuScore xiaoming
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zrevrank stuScore xiaoming
(integer) 0

zrem命令用于删除指定成员，可以指定多个。

127.0.0.1:6379> zrem stuScore xiaoming xiaohong
(integer) 2

zincrby命令用于增加指定成员的分数。

127.0.0.1:6379> zincrby stuScore 20 xiaohua
"89"

zrange和zrevrange命令用于返回指定排名范围内的元素，前者从小到大，后者从大到小。

127.0.0.1:6379> zrange stuScore 0 -1
1) "xiaoli"
2) "zhangsan"
3) "xiaohua"
127.0.0.1:6379> zrevrange stuScore 0 -1
1) "xiaohua"
2) "zhangsan"
3) "xiaoli"

zrangebyscore和zrevrangebyscore命令用于返回指定分数范围内的元素，前者从小到大，后者从大到小。

#返回score介于85-90之间的元素，withscores会把它们的score也一起返回
127.0.0.1:6379> zrangebyscore stuScore 85 90 withscores
1) "zhangsan"
2) "88"
3) "xiaohua"
4) "89"
#-inf表示无限小，+inf表示无限大
127.0.0.1:6379> zrangebyscore stuScore -inf +inf withscores
1) "xiaoli"
2) "78"
3) "zhangsan"
4) "88"
5) "xiaohua"
6) "89"

zcount命令用于返回指定分数范围内的元素个数。

127.0.0.1:6379> zcount stuScore 80 90
(integer) 2

5.2 使用场景

常见的使用场景就是排行榜，比如我们个人博客的文章的阅读量排名，音乐榜单聆听人数前十的歌曲等等。