Redis String全方位指南：命令、编码、时间复杂度与应用场景

前言

Redis 作为一个高性能的键值数据库，其核心在于提供了丰富的数据类型来满足各种业务场景的需求。在所有数据类型中，String（字符串）是最基础也是最核心的一种。无论是简单的键值缓存，还是复杂的计数器、分布式锁，都离不开 String 类型的支持。本文将深入探讨 Redis 中 String 类型的底层原理、常用命令以及多样化的应用场景，帮助你彻底掌握这一关键数据结构，为高效使用 Redis 打下坚实的基础。

redis所有的key都是字符串 value的类型都是存在差异的

redis中的字符串，直接就是按照二进制的方式存储的 （不会做任何的编码转换，存的是啥，取出来的就是啥）

JSON、xml、二进制数据（音频、视频、图片）

音视频的大小体积可能比较大 redis对于string类型限制了最大的大小是512MB

redis单线程模型，希望进行的操作都能比较快速

Mysql默认的字符集是拉丁文，插入中文就会失败的

但是redis不会出现这种情况的，存啥形式取出来的就是啥

一般来说redis遇到乱码问题的概率较小

set 和get

set格式

SET key value [expiration EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]

通过一个命令创建键值对并且设置超时时间

set key value ex 10

转换为
set key value   创建键值对
expire key 10  设置过期时间为10

除了上面使用ex设置超时时间为秒 还可以使用px设置超时时间为毫秒

set key value px 10

后面的

NX和XX

NX表示的是如果Key不存在的话，才设置
如果key存在的话，则不设置（返回nil）

XX则相反
如果key存在才设置（相当于更新key的value，可能会更改原来的数据类型，原来的key的ttl(生存时间)也会失效的）
如果key不存在的话，则不设置（返回nil）

这里的两个选项是互斥的，所以二者只能存在一个

redis文档说明 []相当于一个独立的单元，表示选项（可有可无） 其中的 | 表示或者的意思，多个只能出现一个 一次性将命令完成，这样可以减少网络开销

删库命令，将redis上所有的键值对都删除

FLUSHALL

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在后面加上NX，如果不存在的话才进行设置，如果存在的话就返回nil 这里我们的key2已经消失了，因为我们上面设置了过期时间了

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这里在后面加上XX，如果key存在的话就进行value的更新

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对于GET来说，只是支持字符串类型的value 如果value是其他的类型的话，使用GET获取就会出错了

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我们这里的key类型是list，所以我们这里使用GET是不能获取value的

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mset 和mget

一次可以操作多组键值对的

执行N次get命令会进行多次网络传输的

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执行一次get命令的话只进行一次get传输的

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MSET key value [key value ...]

一次性创建多个键值对

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虽然可以设置多个键值对，但是不要太多了，如果这个命令执行时间太长了的话，会造成阻塞其他的命令

使用mget可以一次查询多个key的value的值

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时间复杂度是O(N) 这个N是key的数量

SETNX 、SETEX、PSETEX

SETNX  不存在才能设置，存在则设置失败

被框出来的这个命令没有生效，因为key1的值是没有改变的

setex的使用方法

setex key time value

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setex和psetex都是设置key的过期时间，前者的单位是秒，后者的单位是毫秒

上面都是针对set的一些常见用法，进行了缩写

这样使用者的门槛就越低了

incr和incrby

incr  针对value+1
#此时key对应的value必须是整数，进行这个命令后的返回值是+1后的值

incrby  针对value+n
#此时key对应的value必须是整数，进行这个命令后的返回值是+n后的值

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如果value不是整数的话，这里进行incr的话会出现报错的

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小数也是不行的，也是会出现报错的

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并且如果值过大的话也是会报错的

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我们这里原本是没有key3的，然后使用incr key3 incr操作的Key如果是不存在的话，就会将这个key的value当做0

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针对某个key的value加上n，返回加上后的值

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incrby加上正数和负数都是可以的

decr 、decrby 和incrbyfloat

decr  针对value-1

decrby  针对value-n

incrbyfloat  针对value +/- 小数

key对应的value必须是整数，在64位的范围内，如果这个Key对应的value不存在，都是当做0的

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这个操作方法和incr一样的

incrbyfloat针对浮点数

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append

如果Key已经存在并且是一个string，命令会将value追加到原有string的后边，如果Key不存在，则效果等同于SET命令创建一个新的键值对

append key value

返回值是追加完字符串的长度

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在已经存在的Key后面追加一个字符串 如果不存在对应的key的话就会新建一个键值对

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这里返回的是6个字节 append返回值，长度的单位是字节

redis的字符串，不户籍对字符编码做任何处理（redis不认识字符，只认识字节）

当前xshell终端，默认的字符编码是utf8 在终端输入汉字之后，也是按照utf8编码的

一个汉字在utf8字符集中，通常是3个字节的

这里我们使用get查看key3的内容

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• 返回 "\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd" → 这是 你好 的 UTF-8 字节序列的转义表示。 那么我们如何在使用get查看的时候，显示的是中文呢？

那么我们得在启动redis客户端的时候，加上一个 --raw这样的选项

就可以使redis客户端能够自动的把二进制数据尝试翻译了

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getrange

在C++中的std::string substr 返回key对应的子串，由start和end确定（左闭右闭）

getrange key start end

redis中指定的区间是闭区间

redis的下标是可以支持负数的 -1倒数第一个元素 下标为len-1的元素

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但是如果是汉字的话，那么此时进行子串切分，我们查询到的可能就不准了

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setrange

将范围中的子串进行修改

setrange key offset value

offset表示的是偏移量，从第几个字节开始进行替换的 value表示的是替换的字符

结束就看value的长度了 从第4个字符开始进行更新字符串，更新为qq

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返回值是替换之后新的字符串的长度

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\x表示当前是一个16进制的数字 凭空生成一个字节，这个字节里面的内容就是0x00 aaa就被追加到了0x00的后面了

setrange针对不存在的key也是可以操作的，不过会把offset之前的内容填充乘0x00的

strlen

获取字符串的长度的，单位是字节

strlen key

如果key中存放的类型不是key的话就会报错的

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返回的是key的长度，如果key不存在的话，返回0

命令总结

好的，这是根据图片内容生成的表格：

string内部编码方式

字符串类型的内部编码有3种

• int：8个字节的长整形
• embstr：小于等于39个字节的字符串（压缩字符串）
• raw：大于39个字节的字符串（普通字符串） redis会根据当前值的类型和长度动态决定使用哪种内部编码实现

我们可以使用命令查看对应key的编码方式

object encoding key

开源的组件，往往考虑的是通用型，大厂的话可能会遇到一些极端的业务场景，往往就需要根据当前的极端业务，针对上述的开源组件进行定制化

使用redis存储小数的时候，显示的编码格式是embstr，本质上还是当做字符串来存储的

string类型应用场景

作为缓存

整体的思路：应用服务器访问数据的时候，先查询redis，如果redis存在该数据，就直接取数据交给应用服务器，不继续访问数据库了

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如果redis上数据不存在的话，再去去读mysql，把读到的结构，返回给应用服务器，同时，把这个数据也写到redis中

redis这样的缓存，经常来存储热点数据 高频被使用的数据，这个定义方式结合业务场景有很多种方式 这就相当于将最近使用到的数据作为热点数据

上述策略存在一个明显的问题，随着时间的推移，肯定会有越来越多的Key在redis上访问不到，从而从mysql中去读并写入redis了，此时redis中的数据不是越来越多了么

解决方案 1、在把数据写给redis的同时，给这个key设置一个过期时间 2、redis也在内存不足的时候，提供了淘汰策略

计数功能

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通过redis统计到数据，然后给其他统计数据仓库进行数据的统计

共享对话

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手机验证码

在当今的互联网应用中，手机验证码是验证用户身份、确保账户安全的重要环节。利用 Redis 的 String 类型，我们可以轻松、高效地实现这一功能。

其核心思路是：

1. 当用户请求发送验证码时，后端服务器会生成一个随机的数字（例如6位数）。
2. 将用户的手机号作为 key，生成的随机验证码作为 value，存入 Redis 中。
3. 同时，为这个 key 设置一个较短的过期时间，例如 5 分钟。这可以通过 SETEX 命令或者 SET 命令配合 EX 选项一步完成，确保了操作的原子性。

示例命令：

codeBash

# 设置手机号为 188xxxxxxxx 的验证码为 123456，并设置5分钟（300秒）后过期
SETEX 188xxxxxxxx 300 123456

当用户输入验证码进行校验时，服务器只需从 Redis 中根据手机号这个 key 来获取 value，并与用户提交的验证码进行比对。

• 如果能获取到值，并且与用户输入的一致，则验证通过。
• 如果获取不到值（返回 nil），则说明验证码已经过期或不存在，验证失败。

使用 Redis 存储手机验证码的优势：

• 高性能：Redis 基于内存操作，读写速度极快，可以轻松应对高并发的验证码请求。
• 自带过期策略：使用 SETEX 或 EX 选项可以非常方便地管理验证码的生命周期，无需手动删除，有效节约了存储空间并简化了业务逻辑。
• 简化数据库压力：将验证码这类临时性、高频读写的数据从关系型数据库（如 MySQL）中剥离出来，可以显著降低主数据库的负载。

总结

本文详细介绍了 Redis 中最基础、最核心的 String 数据类型。我们了解到，Redis 的 key 均为字符串，而 String 类型的 value 以二进制安全的方式存储，不会进行任何编码转换，这使其能够存储包括 JSON、图片、音视频在内的任意二进制数据，最大支持 512MB。

核心命令回顾：

• 基础操作：SET 和 GET 是最基本的读写命令，而 MSET 和 MGET 提供了批量操作的能力，能有效减少网络开销。
• 原子操作与选项：SET 命令的 NX（不存在才设置）和 XX（存在才设置）选项，以及 SETNX、SETEX 等命令，为实现分布式锁、缓存管理等功能提供了原子性保障。
• 计数器功能：INCR、DECR、INCRBY 等一系列命令使 String 类型可以作为高性能的原子计数器使用，且能处理整数和浮点数。
• 字符串处理：APPEND、GETRANGE、SETRANGE 和 STRLEN 等命令提供了对字符串值进行追加、截取、覆盖和长度计算等细粒度操作的能力。

内部编码： Redis 会根据存储内容和长度，动态选择 int、embstr 或 raw 三种内部编码方式，以优化内存使用和执行效率。

典型应用场景： 最后，我们探讨了 String 类型的四大典型应用场景：

1. 数据缓存：作为热点数据的缓存层，降低后端数据库压力。
2. 计数功能：适用于文章阅读量、用户点赞数等统计场景。
3. 共享会话（Session）：在分布式系统中存储和共享用户登录信息。
4. 手机验证码：利用其高性能和过期策略，安全、高效地处理临时验证信息。

总而言之，深入理解并熟练运用 String 类型是精通 Redis 的基石，其灵活性和高性能使其在各种技术方案中都扮演着不可或缺的角色。