Redis学习笔记（三）：字符串数据类型详解

5. Redis数据类型

Redis支持字符串(string)、列表(list)、哈希(hash)、集合(set)及有序集合(sorted set) 5 种数据类型。

5.1 字符串(string)

5.1.1 SET / SETEX / PSETEX / SETNX

• SET
  SET命令为指定名称的键设置字符串类型的值，若键已存在则覆盖旧值（未指定特定参数的情况下）。
  SET key value [EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX] [KEEPTTL]
• 可选参数
  SET命令有EX、PX、NX、XX以及KEEPTTL五个可选参数，其中KEEPTTL为6.0版本添加的可选参数，其它为2.6.12版本添加的可选参数。
  EX seconds 以秒为单位设置过期时间
PX milliseconds 以毫秒为单位设置过期时间
NX 键不存在的时候设置键值
XX 键存在的时候设置键值
KEEPTTL 保留设置前指定键的生存时间
SET命令使用EX、PX、NX参数，其效果等同于SETEX、PSETEX、SETNX命令。根据官方文档的描述，未来版本中SETEX、PSETEX、SETNX命令可能会被淘汰。
• 返回值
  设置成功则返回OK；返回nil为未执行SET命令，如不满足NX、XX条件等。
• 示例

# 设置k1的值为v1
127.0.0.1:6379>  SET k1 v1
OK
# 获取k1的值
127.0.0.1:6379> GET k1
"v1"
# 当键k1不存在时，设置k1的值为v2
127.0.0.1:6379> SET k1 v2 NX
(nil)
# 因为使用了NX参数，更新失败，返回v1
127.0.0.1:6379> GET k1
"v1"
# 在k2不存在的条件下，设置k2的值为v2，过期时间为5s
127.0.0.1:6379> SET k2 v2 EX 5 NX
OK
# 5s内获取k2的值，返回v2
127.0.0.1:6379> GET k2
"v2"
# 5s后获取k2的值，返回nil
127.0.0.1:6379> GET k2
(nil)

• SETEX
  SETEX命令为指定名称的键设置值，并以秒为单位设置其生存时间。
  SETEX key seconds value
SETEX命令效果等同于使用SET key value及EXPIRE key seconds命令，以及SET key value EX seconds命令。SETEX命令具备原子性，它等同于在MULTI/EXEC块中使用SET以及EXPIRE命令。
• 示例

# 设置k1的过期时间为5s
127.0.0.1:6379> SETEX k1 5 v1
OK
# 等同于
127.0.0.1:6379> SET k1 v1 EX 5
OK
# 等同于
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> SET k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXPIRE k1 5
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) (integer) 1

• PSETEX
  PSETEX命令与SETEX命令相似，二者区别为PSETEX设置的生存时间以毫秒作为单位。
  PSETEX key milliseconds value
• 示例

# 设置k2的过期时间为5000ms
127.0.0.1:6379> PSETEX k2 5000 v2
OK
127.0.0.1:6379> GET k2
"v2"
127.0.0.1:6379> GET k2
"v2"
127.0.0.1:6379> GET k2
(nil)

• SETNX
  当指定名称的键不存在时设置字符串值，否则不执行操作。其效果等同于在键不存在时直接使用SET命令，或是在任意情况下使用NX参数。
  SETNX key value
• 返回值
  当成功设置键值时返回1，否则返回0（即键已存在的情况下）。
• 示例

# 当k1不存在时，设置值为v1，返回1，表示设置成功
127.0.0.1:6379> SETNX k1 v1
(integer) 1
# 此时k1已存在，因此返回 0
127.0.0.1:6379> SETNX k1 v2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> GET k1
"v1"
# 等同于
127.0.0.1:6379> SET k1 v2 NX
(nil)
127.0.0.1:6379> GET k1
"v1"

5.1.2 GET

• GET
  GET命令为获取指定名称键的键值。
  GET key
• 返回值
  当键存在且值为字符串时返回对应的值；
  当键不存在时返回nil；
  当键值不为字符串时返回错误。
• 示例

# 设置k1的值为v1
127.0.0.1:6379>  SET k1 v1
OK
# 获取k1的值，返回v1
127.0.0.1:6379> GET k1
"v1"
# 获取k2的值，返回nil
127.0.0.1:6379> GET k2
(nil)

5.1.3 GETSET

• GETSET
  GETSET命令用于设置键值对的值并返回旧值。
• 返回值
  若键值对存在则返回旧值；
  若键值对不存在则返回nil；
  若键存在但不为字符串类型，则返回错误。
• 示例

# 清空数据库中的所有key
127.0.0.1:6379> FLUSHALL
OK
# 设置k1的值为v2，由于k1不存在，因此返回nil
127.0.0.1:6379> GETSET k1 v2
(nil)
# 设置k1的值为v1
127.0.0.1:6379> SET k1 v1
OK
# 获取k1的值，返回v1
127.0.0.1:6379> GET k1
"v1"
# 设置k1的值为v2，并返回旧值v1
127.0.0.1:6379> GETSET k1 v2
"v1"
# 获取k1的新值，返回v2
127.0.0.1:6379> GET k1
"v2"

5.1.4 MSET/MGET/MSETNX

• MSET
  MSET命令用于设置一个或多个键值对，该命令永远返回OK。MSET与SET命令相同，都会替代存在的键的值。
  MSET key value [key value ...]
MSET命令具有原子性，所有的键都会一起被设置。其不存在一部分键值被更新，另一部分仍为旧值的情况。
• MGET
  MGET用于获取所有指定的键值。当某个键不存在时，将返回一个特殊的值nil。
  MGET key [key ...]
• MSETNX
  MSETNX命令用于设置一个或多个键值对，仅当所有键都不存在时才会执行。同样，MSETNX也具备原子性，所有的键会被一起被设置。
  MSETNX key value [key value ...]
• 返回值
  当所有的键被设置，则返回1
  当所有的键都没有被设置，即至少一个键已存在的情况，则返回0
• 示例

127.0.0.1:6379> FLUSHALL
# 批量设置k1 k2 k3的值，返回OK
127.0.0.1:6379> MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3
OK
# 批量获取k1 k2 k3 的值，返回 v1 v2 v3
127.0.0.1:6379> MGET k1 k2 k3
1) "v1"
2) "v2"
3) "v3"
# 修改k1的值为v2，但由于k1存在，导致此次设置的键全部失败，返回 0 
127.0.0.1:6379> MSETNX k1 v2 k4 v4 k5 v5
(integer) 0
# k4 k5 并未成功设置，因此返回 nil
127.0.0.1:6379> MGET k1 k2 k3 k4 k5
1) "v1"
2) "v2"
3) "v3"
4) (nil)
5) (nil)

5.1.5 GETRANGE / SETRANGE

• GETRANGE
  GETRANGE命令的作用为获取字符串值中由start及end参数指定范围的子串（包含start及end位置的字符）。当偏移值为负数时，指相对于字符串结尾的偏移量。例如当值为redis时，偏移量-1指的是最后一个字符s，偏移量-2指的是倒数第二个字符i。
  当偏移量超出字符串的长度时，将会忽略超出的部分。例如值为redis时，获取偏移量从0到10的子串，仍将只返回redis。
  GETRANGE key start end
GETRANGE命令在Redis 2.4.0中被添加，用于替代2.0之前版本中的SUBSTR命令。

• 示例

127.0.0.1:6379> SET k1 helloworld
OK
# 获取k1值的第0位到最后一位
127.0.0.1:6379> GETRANGE k1 0 -1
"helloworld"
# 获取k1值的第2位到倒数第2位
127.0.0.1:6379> GETRANGE k1 2 -2
"lloworl"
# 当偏移量超出字符串长度时，返回原始字符串
127.0.0.1:6379> GETRANGE k1 0 100
"helloworld"
# 当偏移量错误时，返回为空
127.0.0.1:6379> GETRANGE k1 -2 2
""

• SETRANGE
  SETRANGE命令用于覆盖字符串中从偏移量开始的子串，并返回修改后的字符串长度。若偏移量大于原字符串的长度，将使用0值（数值0，非字符0）填充。
  SETRANGE key offset value
  由于Redis中字符串的最大长度为512 MB（2^{29），所以偏移量的最大值为`536870911`（2}29 - 1）。

• 示例

127.0.0.1:6379> SETRANGE k1 5 WORLD
(integer) 10
127.0.0.1:6379> GET k1
"helloWORLD"

5.1.6 INCR / INCRBY / DECR / DECRBY / INCRBYFLOAT

当字符串的值可表示为一个数值时，可使用INCR、INCRBY、DECR、DECRBY以及INCRBYFLOAT命令进行递增或递减的操作。
Redis中并不存在专门的整数类型，它们将以字符串的形式被储存，所以我们上面提到的几个命令也都是字符串的操作命令。在执行这些命令前，Redis会将对应的字符串解析为对应的64位有符号整数。若键值不为字符串或字符串无法被解析为指定范围的整数，将会返回错误。同样，执行操作得到的结果也必须为在64为有符号整数所内表示的范围内。

• INCR / INCRBY
  INCR命令的作用为将字符串对应的整数值递增1，并返回递增后的整型值。在执行该命令前，若键不存在，则将自动创建并设置其值为0。
  INCR key
INCRBY命令与INCR类似，二者区别为INCRBY命令可指定递增的值，且该值可为在可表示范围内的任意整数值。
  INCRBY key increment
• 示例

# 设置k1的值为1
127.0.0.1:6379> SET k1 1
OK
# 将k1的值增加1
127.0.0.1:6379> INCR k1
(integer) 2
# 将k1的值增加1
127.0.0.1:6379> INCR k1
(integer) 3
# 将k1的值增加3
127.0.0.1:6379> INCRBY k1 3
(integer) 6
# 设置k2的值为v2，无法解析为整数，报错
127.0.0.1:6379> SET k2 v2
OK
127.0.0.1:6379> INCR k2
(error) ERR value is not an integer or out of range
# 设置k3的值为9223372036854775806
127.0.0.1:6379> SET k3 9223372036854775806
OK
# 将k3的值加1
127.0.0.1:6379> INCR k3
(integer) 9223372036854775807
# 将k3的值再加1，溢出，报错
127.0.0.1:6379> INCR k3
(error) ERR increment or decrement would overflow

• DECR / DECRBY
  DECR、DECRBY命令的作用以及使用方法与上一节中的INCR、INCRBY相似，区别为这两个命令做的是递减的操作。同样，DECR、DECRBY命令也受64位有符号整数范围的限制。
  DECR key
DECRBY key decrement
INCRBY的递增值以及DECRBY的递减值都可为负数，所以二者的也可被相互替代。例如INCRBY key 1等价于DECRBY key -1。

• 示例

# 将k1的值减1，返回5
127.0.0.1:6379> DECR k1 
(integer) 5
# 将k1的值减1，返回4
127.0.0.1:6379> DECR k1 
(integer) 4
# 将k1的值减3，返回1
127.0.0.1:6379> DECRBY k1 3
(integer) 1
# 将k1的值加2
127.0.0.1:6379> DECRBY k1 -2
(integer) 3

• INCRBYFLOAT
  INCRBYFLOAT与上述四个命令有较为明显的区别，它会将字符串解析为双精度浮点数（double类型），且递增的值接受浮点数。同样，若键不存在则会将其值设置为0，若键值对不为字符串类型或无法解析为双精度浮点数则会返回错误。
  INCRBYFLOAT命令执行后会将计算得到的结果保存至键值对中并返回对应的值，返回的值为字符串值而非上述命令一样的整型值。
  INCRBYFLOAT key increment
  使用INCRBYFLOAT命令时，原字符串的值及递增的值都可包含指数，但在计算后将被保存为小数的形式。在计算后，小数点后多余的0将被删除。浮点数的计算会存在精度的问题，计算的结果最多只保留小数点后的17位。

• 示例

127.0.0.1:6379> SET k4 100
OK
127.0.0.1:6379> INCRBYFLOAT k4 50.5
"150.5"
127.0.0.1:6379> INCRBYFLOAT k4 100.3
"250.8"

# 当值为指数时，使用INCRBYFLOAT命令后将被转换为小数的形式：
127.0.0.1:6379> SET k5 314e-2
OK
127.0.0.1:6379> INCRBYFLOAT k5 0.0
"3.14"
127.0.0.1:6379> GET k5
"3.14"

5.1.7 APPEND

• APPEND
  APPEND命令的作用为当指定键存在且为字符串类型时，将指定的值拼接到现有值的最后。若指定键不存在时，其作用类似于使用SET命令，即创建一个空串并拼接参数指定的字符串。
  APPEND key value

• 示例

127.0.0.1:6379> FLUSHALL
OK
127.0.0.1:6379> SET k1 hello
OK
127.0.0.1:6379> APPEND k1  world
(integer) 10
127.0.0.1:6379> GET k1
"helloworld"

5.1.8 STRALGO

• STRALGO
  STRALGO命令是6.0版本新增加的命令，用于执行一些复杂的字符串操作算法。
  在当前最新版本中（6.0.5），仅支持了LCS算法（longest common substring，最长公共子串），其使用方式为：
  STRALGO LCS [KEYS ...] [STRINGS ...] [LEN] [IDX] [MINMATCHLEN <len>] [WITHMATCHLEN]

• 示例

127.0.0.1:6379> STRALGO LCS STRINGS  helloworld helloredis
"hellord"

5.1.9 SETBIT / BITCOUNT / BITOP / BITOPS / BITFIELD

• SETBIT
  SETBIT命令用于设置指定偏移位的二进制值，设置的值必须为0或1。
  SETBIT key offset value
  使用SETBIT命令时，偏移量的值必须大于等于0，且小于4294967296（2^32）。若偏移量大于原字符串的长度，则该字符串将增长至能存放偏移量的长度，增长的部分将使用0填充。

• GETBIT
  GETBIT命令用于返回指定指定偏移量的二进制值。
  GETBIT key offset
  使用GETBIT命令时若指定的偏移量大于字符串的长度，将认定超出的部分为连续的0。当键值对不存在时，将认定其为一个空白的字符串，即偏移量大于字符串的长度。与SETBIT命令不同的是，偏移量超出字符串时不会使字符串增长。

• BITCOUNT
  BITCOUNT命令用于获取指定范围内字符串中二进制值为1的位数。默认情况下计数范围为整个字符串，另外也可手动指定计数开始和结束的位置。不同于上文中介绍的SETBIT以及GETBIT命令，BITCOUNT参数中的偏移量单位为字节而非位。
  BITCOUNT key [start end]
  与前文中介绍过的GETRANGE命令相似，也可以使用负数表示相对于字符串末尾的位置。

• 示例

127.0.0.1:6379> SETBIT k1 1 1
(integer) 0
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