Redis 数据类型和常用命令

一、Redis 概述

1.1 什么是 Redis

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的键值存储数据库。它支持多种数据结构，常用作缓存、消息队列、会话存储等。

1.2 Redis 核心特性

特性	说明
内存存储	数据存放在内存中，读写速度极快（微秒级）
持久化	支持 RDB 快照和 AOF 日志两种持久化方式
丰富的数据类型	String、Hash、List、Set、Sorted Set 等
原子操作	所有操作都是原子的
单线程模型	6.0 前网络 I/O 与命令执行均为单线程；6.0+ 网络 I/O 多线程
高可用	支持主从复制、哨兵模式、集群模式
过期策略	支持 TTL 和多种淘汰策略
发布订阅	内置 Pub/Sub 消息系统

1.3 连接 Redis

# 本地连接
redis-cli

# 远程连接
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a yourpassword

# 测试连接
PING
# 返回 PONG 表示连接成功

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二、String（字符串）

2.1 概述

• 描述：最基础的数据类型，二进制安全，最大可存储 512MB
• 适用场景：缓存对象、计数器、分布式锁、Session 存储

2.2 常用命令

SET / GET — 设置和获取值

# 设置值
SET key value

# 获取值
GET key

# 示例
SET name "张三"
GET name          # 返回 "张三"

SETEX — 设置值并指定过期时间（秒）

# 设置 key 在 60 秒后过期
SETEX token 60 "abc123xyz"
TTL token         # 查看剩余存活时间（秒）

SETNX — 仅当 key 不存在时设置（分布式锁基础）

# 如果 lock:order 不存在则设置
SETNX lock:order "locked"
# 返回 1 表示设置成功，0 表示 key 已存在

# 现代版本更推荐使用 SET key value NX EX seconds（原子操作）
SET lock:order "locked" NX EX 30

MSET / MGET — 批量操作

# 批量设置
MSET user:1:name "张三" user:1:age "25" user:1:city "北京"

# 批量获取
MGET user:1:name user:1:age user:1:city
# 返回: ["张三", "25", "北京"]

INCR / DECR — 原子增减（计数器）

# 自增 1
INCR page:view:count
INCR page:view:count
GET page:view:count    # "2"

# 自增指定值
INCRBY stock:item001 100

# 自减
DECR stock:item001
DECRBY stock:item001 50

# 浮点数自增
INCRBYFLOAT price 0.5

GETSET — 设置新值并返回旧值

SET counter "10"
GETSET counter "20"    # 返回 "10"
GET counter            # "20"

APPEND / STRLEN — 追加和长度

SET msg "Hello"
APPEND msg " World"    # 返回 11（新字符串长度）
GET msg                # "Hello World"
STRLEN msg             # 返回 11

GETRANGE / SETRANGE — 子串操作

SET greeting "Hello World"
GETRANGE greeting 0 4       # "Hello"
GETRANGE greeting -5 -1     # "World"（负数从末尾开始）
SETRANGE greeting 6 "Redis" # 从第 6 位开始替换
GET greeting                # "Hello Redis"

2.3 应用场景

# 缓存 JSON 对象
SET user:1001 '{"name":"张三","age":25}'
EXPIRE user:1001 3600

# 文章阅读计数
INCR article:123:views

# 限流计数器
INCR rate:user:1001
EXPIRE rate:user:1001 60

# 分布式锁
SET lock:resource "unique_id" NX PX 30000

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三、Hash（哈希）

3.1 概述

• 描述：String 类型的 field-value 映射表，类似 Java 的 HashMap
• 适用场景：存储对象、用户属性、配置信息

3.2 常用命令

# 设置单个字段
HSET user:1001 name "张三"
HSET user:1001 age 25

# 获取单个字段
HGET user:1001 name

# 批量设置多个字段
HMSET user:1001 name "张三" age 25 city "北京"

# 获取所有字段和值
HGETALL user:1001

# 批量获取指定字段
HMGET user:1001 name age city

# 获取所有键 / 所有值
HKEYS user:1001
HVALS user:1001

# 删除字段
HDEL user:1001 email

# 判断字段是否存在
HEXISTS user:1001 name

# 字段值增减
HINCRBY user:1001 age 1
HINCRBYFLOAT product:1001 price 0.5

# 获取字段数量
HLEN user:1001

# 渐进式遍历（生产环境推荐替代 HGETALL）
HSCAN user:1001 0 COUNT 100

注意事项：HGETALL 在大 Hash 上会阻塞，生产环境优先用 HSCAN 分批获取。

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四、List（列表）

4.1 概述

• 描述：双向链表，支持从两端操作，元素可重复，有序
• 适用场景：消息队列、最新消息列表、时间线

4.2 常用命令

# 从左侧（头部）推入
LPUSH tasks "任务3" "任务2" "任务1"

# 从右侧（尾部）推入
RPUSH tasks "任务4"

# 左/右弹出
LPOP tasks
RPOP tasks

# 获取所有元素
LRANGE tasks 0 -1

# 获取列表长度
LLEN tasks

# 按索引获取元素
LINDEX tasks 0

# 删除指定元素
LREM tasks 0 "任务2"

# 修剪列表（只保留索引 0-4）
LTRIM tasks 0 4

# 阻塞弹出（消息队列核心）
BLPOP tasks 10
BRPOP tasks 0

# 可靠队列模式（原子操作）
RPOPLPUSH tasks tasks:backup

4.3 应用场景

# 消息队列
# 生产者
RPUSH queue:order "order:12345"
# 消费者
BRPOP queue:order 0

# 最新消息列表（保留最近 100 条）
LPUSH news:latest "新消息内容"
LTRIM news:latest 0 99

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五、Set（集合）

5.1 概述

• 描述：无序、元素唯一、基于哈希表实现
• 适用场景：标签系统、共同好友、去重统计、抽奖

5.2 常用命令

# 添加/删除成员
SADD tags:article:1 "redis" "database" "nosql"
SREM tags:article:1 "nosql"

# 获取所有成员
SMEMBERS tags:article:1

# 判断是否为成员
SISMEMBER tags:article:1 "redis"

# 获取集合大小
SCARD tags:article:1

# 随机获取成员（不删除）
SRANDMEMBER tags:article:1 3

# 随机弹出成员（会删除）
SPOP tags:article:1 3

# 移动成员到另一个集合
SMOVE tags:article:1 tags:article:2 "redis"

5.3 集合运算

# 交集（共同元素）
SINTER set1 set2

# 并集（全部元素）
SUNION set1 set2

# 差集（set1 有但 set2 没有的）
SDIFF set1 set2

# 交集并存储到新集合
SINTERSTORE common_tags set1 set2

# 并集并存储
SUNIONSTORE all_tags set1 set2

5.4 应用场景

# 共同兴趣
SINTER user:1001:interests user:1002:interests

# 抽奖系统
SPOP lottery:2024 1

# 点赞用户去重
SADD post:123:likes user:1001
SCARD post:123:likes   # 点赞数
SISMEMBER post:123:likes user:1001  # 是否已点赞

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六、Sorted Set（有序集合）

6.1 概述

• 描述：每个成员关联一个 score（分数），按 score 排序，成员唯一
• 适用场景：排行榜、优先级队列、延迟队列

6.2 常用命令

# 添加成员
ZADD leaderboard 100 "张三" 95 "李四" 88 "王五"

# NX — 仅新增 / XX — 仅更新
ZADD leaderboard NX 100 "赵六"

# INCR — 增加分数
ZADD leaderboard INCR 5 "张三"

# 获取前 3 名
ZRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES

# 降序获取（分数从大到小）
ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES

# 按分数范围获取
ZRANGEBYSCORE leaderboard 80 100 WITHSCORES

# 获取排名
ZRANK leaderboard "张三"       # 升序排名
ZREVRANK leaderboard "张三"    # 降序排名

# 获取分数
ZSCORE leaderboard "张三"

# 统计分数范围内数量
ZCOUNT leaderboard 80 100

# 删除成员
ZREM leaderboard "王五"
ZREMRANGEBYRANK leaderboard 0 2
ZREMRANGEBYSCORE leaderboard 0 60

# 增加/减少分数
ZINCRBY leaderboard 10 "张三"
ZINCRBY leaderboard -5 "张三"

6.3 应用场景

# 游戏排行榜
ZREVRANGE game:rank 0 9 WITHSCORES

# 延迟队列（score = 处理时间戳）
ZADD delay:queue 1713600000 "order:123"
ZRANGEBYSCORE delay:queue 0 $(date +%s) LIMIT 0 10

# 搜索建议
ZADD suggest:keywords 100 "redis" 80 "react" 60 "ruby"
ZREVRANGEBYSCORE suggest:keywords +inf 0 LIMIT 0 5

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七、其他数据类型

7.1 Bitmap（位图）

# 用户签到
SETBIT user:1001:sign:2024 0 1
GETBIT user:1001:sign:2024 0
BITCOUNT user:1001:sign:2024

# 连续签到天数
BITPOS user:1001:sign:2024 0

7.2 HyperLogLog（基数统计）

# UV 统计（去重估算，误差约 0.81%）
PFADD uv:page:home user1 user2 user3
PFCOUNT uv:page:home

# 合并多日 UV
PFMERGE uv:total uv:20240101 uv:20240102
PFCOUNT uv:total

7.3 GEO（地理位置）

GEOADD cities 116.404 39.915 "北京"
GEOADD cities 121.473 31.230 "上海"

# 计算距离
GEODIST cities "北京" "上海" km

# 获取附近
GEORADIUSBYMEMBER cities "北京" 500 km

# 按经纬度获取附近
GEORADIUS cities 116.404 39.915 500 km

7.4 Stream（流，Redis 5.0+）

# 添加消息
XADD mystream * sensor-id 1234 temperature 36.5

# 读取消息
XREAD COUNT 2 STREAMS mystream 0

# 创建消费者组
XGROUP CREATE mystream mygroup 0

# 消费者组读取
XREADGROUP GROUP mygroup consumer1 COUNT 1 STREAMS mystream >

# 确认消息已处理
XACK mystream mygroup 消息ID

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八、通用命令

8.1 Key 管理

# 查找匹配的 key（生产环境慎用 KEYS）
SCAN 0 MATCH user:* COUNT 100

# 判断 key 是否存在
EXISTS mykey

# 查看 key 类型
TYPE mykey

# 删除 key
DEL key1 key2
UNLINK key1 key2    # 异步删除（推荐）

# 设置过期时间
EXPIRE mykey 3600
EXPIREAT mykey 1713600000

# 查看过期时间
TTL mykey
PTTL mykey

# 移除过期时间
PERSIST mykey

# 重命名
RENAME oldkey newkey
RENAMENX oldkey newkey

8.2 服务器管理

# 切换数据库（0-15）
SELECT 1

# 查看 key 数量
DBSIZE

# 清空当前数据库
FLUSHDB

# 查看服务器信息
INFO
INFO memory
INFO replication

# 慢查询日志
SLOWLOG GET 10
SLOWLOG LEN
SLOWLOG RESET

# 客户端管理
CLIENT LIST

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九、Key 命名规范与设计模式

9.1 命名规范建议

# 使用冒号分隔（约定俗成）
user:1001:profile
user:1001:settings
article:123:views

# Hash Tag（集群模式确保同 slot）
{user:1001}:profile
{user:1001}:settings

9.2 常见设计模式

# 缓存模式：Cache Aside（旁路缓存）
# 读：先查缓存 → 未命中则查 DB → 回写缓存
# 写：先更新 DB → 删除缓存

# 计数器模式
INCR article:123:views
HINCRBY user:1001:stats login_days 1

# 分布式锁
SET lock:order:123 unique_id NX PX 30000
# 释放需用 Lua 脚本保障原子性

# 限流（滑动窗口）
# 使用 Sorted Set 实现

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十、性能优化要点

优化点	建议
避免 KEYS *	线上使用 SCAN 替代
大 key 拆分	Hash 控制在 5000 个 field 以内
批量操作	使用 MGET/MSET、Pipeline 减少 RTT
过期时间	设置随机偏移量，避免集中过期
连接池	合理配置连接池大小
禁用危险命令	线上 rename 或禁用 FLUSHALL、KEYS
Pipeline	批量命令减少网络往返
Lua 脚本	需要原子性时使用 Lua

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十一、常用资源

• Redis 官方文档：https://redis.io/docs/latest/
• Redis 命令参考：https://redis.io/commands/
• 中文文档：http://redis.cn
• 可视化工具：RedisInsight、Another Redis Desktop Manager