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Redis string字符串

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string(字符串)是 Redis 中最简单的数据类型。我们知道,Redis 所有数据类型都是以 key 作为键,通过检索这个 key 就可以获取相应的 value 值。Redis 存在多种数据类型,比如字符串、列表、哈希散列等,它们对应的 value 结构各不相同。本节先讲解字符串的相关知识。

认识Redis字符串

Redis 使用标准 C 语言编写,但在存储字符时,Redis 并未使用 C 语言的字符类型,而是自定义了一个属于特殊结构 SDS(Simple Dynamic  String)即简单动态字符串),这是一个可以修改的内部结构,非常类似于 Java 的 ArrayList。

1) SDS动态字符串

SDS 的结构定义如下:
struct sdshdr{
     //记录buf数组中已使用字符的数量,等于 SDS 保存字符串的长度
     int len;
     //记录 buf 数组中未使用的字符数量
     int free;
     //字符数组,用于保存字符串
     char buf[];
从上述结构体可以看出,Redis string 将字符串存储到字符类型的buf[]中,并使用 lenfreebuf[]数组的长度和未使用的字符数进行描述。

下图展示了 SDS 字符串的结构示意图:

redis string结构
图1

上图 1 存储了一个len为 4 的 “java\0”字符串,并且未使用的字符数free为 0。你可能注意到 buf 数组存储的字符串仍然以 C语言字符格式的“\0”结尾的,这样做的目的是为了能够重用 C语言库 <string.h> 中的部分函数。

在 C语言中,字符串类型的结尾以空字符串 ‘\0’来标识的。但在某些情况下,字符串可能会包含具有实际意义的“空字符”,此时 C语言就无法正确的存取这个字符了,而 Redis 通过 len 来标识字符串的总长度,从而保证了数据的二进制安全特性。

2) 分配冗余空间

string 采用了预先分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配,如下图所示:

Redis string原理
图2

如图 2 所示,Redis 每次给 string 分配的空间都要大于字符串实际占用的空间,这样就在一定程度上提升了 Redis string 存储的效率,比如当字符串长度变大时,无需再重新申请内存空间。

3) string自动扩容

当字符串所占空间小于 1MB 时,Redis 对字符串存储空间的扩容是以成倍的方式增加的;而当所占空间超过 1MB 时,每次扩容只增加 1MB。Redis 字符串允许的最大值字节数是 512 MB。

Redis字符串命令

1) 命令格式

Redis 提供了操作字符串的命令,通过学习这些命令我们可以掌握如何使用它们,其语法格式如下:
redis 127.0.0.1:6379> COMMAND KEY_NAME
  • COMMAND:表示字符串的命令;
  • KEY_NAME:表示 key(键)的名称。

在练习命令的过程中,大家要善于利用 Redis 客户端给出的自动语法提示,比如SET命令的格式如下:
127.0.0.1:6379> SET key value [EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]
其中[]内代表可选参数,其含义如下所示:
  • EX seconds:设置指定的过期时间,以秒为单位;
  • PX milliseconds:设置指定的过期时间,以毫秒为单位;
  • NX:先判断 key 是否存在,如果 key 不存在,则设置 key 与 value;
  • XX:先判断 key 是否存在,如果 key 存在,则重新设置 value。

SET命令演示:在 key 不存在的情况下设置过期时间为 60s:
#key的过期时间为60s,过期后自动删除
redis 127.0.0.1:6379> SET www.biancheng.net "hello编程帮" EX 60 NX
OK
# 查询 key 对应的值
redis 127.0.0.1:6379> GET www.biancheng.net
"hello编程帮"

2) 常用命令

Redis字符串命令
命令 说明
SET key value 用于设定指定键的值。
GET key 用于检索指定键的值。
GETRANGE key start end 返回 key 中字符串值的子字符。
GETSET key value 将给定 key 的值设置为 value,并返回 key 的旧值。
GETBIT key offset 对 key 所存储的字符串值,获取其指定偏移量上的位(bit)。
MGET key1 [key2..] 批量获取一个或多个 key 所存储的值,减少网络耗时开销。
SETBIT key offset value 对 key 所储存的字符串值,设置或清除指定偏移量上的位(bit)。
SETEX key seconds value 将值 value 存储到 key中 ,并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。
SETNX key value 当 key 不存在时设置 key 的值。
SETRANGE key offset value 从偏移量 offset 开始,使用指定的 value 覆盖的 key 所存储的部分字符串值。
STRLEN key 返回 key 所储存的字符串值的长度。
MSET key value [key value ...] 该命令允许同时设置多个键值对。
MSETNX key value [key value ...] 当指定的 key 都不存在时,用于设置多个键值对。
PSETEX key milliseconds value 此命令用于设置 key 的值和有过期时间(以毫秒为单位)。
INCR key 将 key 所存储的整数值加 1。
INCRBY key increment 将 key 所储存的值加上给定的递增值(increment)。
INCRBYFLOAT key increment 将 key 所储存的值加上指定的浮点递增值(increment)。
DECR key 将 key 所存储的整数值减 1。
DECRBY key decrement 将 key 所储存的值减去给定的递减值(decrement)。
APPEND key value 该命令将 value 追加到 key 所存储值的末尾。

Redis string 的SET/GET命令只能一次设置/查询一个键值对,这样虽然简单,但是效率不高。为了提高命令的执行效率,Redis 提供了可以批量操作多个字符串的读写命令 MSET/MGET(“M”代表“Many”),它们允许你一次性设置或查询多个键值对,这样就有效地减少了网络耗时。

简单命令演示

下面对常用命令做简单演示:

1) GETRANGE命令

GETRANGE 命令用于截取一定长度的  value,并返回截取后的新值。语法格式如下:
redis 127.0.0.1:6379> GETRANGE KEY_NAME start end
注意,字符串的截取范围由 start 和 end 两个偏移量决定(包括 start 和 end 在内的闭区间)

示例如下:
127.0.0.1:6379> SET website www.biancheng.net
OK
#索引值
127.0.0.1:6379> GETRANGE website 0 4
"www.b"
#使用负数索引
127.0.0.1:6379> GETRANGE website 0 -1
"www.biancheng.net"
127.0.0.1:6379>

2) GETSET命令

GETSET 命令用于重新设置 value 值,并返回之前旧 value。示例如下:
127.0.0.1:6379> GETSET num first
"6"
127.0.0.1:6379> GETSET num second
"first"
#查看长度值
127.0.0.1:6379> strlen num
(integer) 6
注意:num 之前存储的值为“6”,所以结果返回“6”。

3) SETEX命令

将值 value 存储到 key 中 ,并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。示例如下:
#设置过期时间为60s
127.0.0.1:6379> SETEX www.biancheng.net 60 hello
OK
#查看过期时间
127.0.0.1:6379> ttl www.biancheng.net
(integer) 5

4) MSETNX命令

该命令了类似于 MSET 命令,但是它仅当指定的 key 不存在时才能够执行成功,用于同时设置多个键值对。示例如下:
#返回0,说明命令执行失败
127.0.0.1:6379> MSETNX www.biancheng.net hello title world
(integer) 0
#删除重复的键
127.0.0.1:6379> del www.biancheng.net
(integer) 1
#重新执行
127.0.0.1:6379> MSETNX www.biancheng.net hello title world
(integer) 1
由于 key 之前已经存在,所以第一次执行失败,当删除存在的后,命令就会执行成功。

5) SETRANGE命令

该命令使用指定的字符在给定的范围内覆盖 key 对应的 value ,其语法格式如下:
redis 127.0.0.1:6379> SETRANGE KEY_NAME OFFSET VALUE
  • KEY_NAME:指 key 的名字;
  • OFFSET:指初始偏移量;
  • VALUE:指要替换成的字符串。 

示例如下: 
127.0.0.1:6379> SET word "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> SETRANGE word 6 www.biancheng.net
(integer) 23
127.0.0.1:6379> GET word
"hello www.biancheng.net"
在线练习工具:https://try.redis.io/
查看更多命令:https://redis.io/commands

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