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Redis系列第二篇之String

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前言

Redis为k-v形式的内存数据库，其v对应多种数据结构存储形式，String就是其中一种。让我们一起来学习String类型的数据结构以及String的各种命令吧!

String是Redis中最基本的数据类型，并且String是二进制安全的，也就是说String可以包含任意类型的数据，比如一张JPEG格式的图片或者是一个序列化后的Ruby对象。一个String类型的值最大长度可以是512MB。String类型能做的事情很多，比如：

  • 通过命令INCR，DECR，INCRBY，可以让String类型作为原子计数器。
  • 使用APPEND命令追加字符串。
  • 通过命令GETRANGE和SETRANGE可以让String作为一个随机访问向量。
  • 利用很小的空间对大量数据进行编码或者通过命令GETBIT和SETBIT创建布隆过滤器。

APPEND key value

  • 可用版本： v2.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 如果key早已存在并且存储类型为字符串，此命令将value附加到该string末尾。如果key不存在，Redis将会创建该key并设置为空字符串，因此在这种特殊情况下APPEND与SET相似。
  • 返回值： Integer（整型），返回附加操作后的字符串长度
  • 时间序列模式
    APPEND命令可以用来创建一个由固定大小的样品组成的非常紧凑的列表，这样的列表被称为时间序列，每当一个新的样品到达时我们可以用下面的命令来存储它:
    APPEND timeseries "fixed-size" sample
    访问时间出列中单独的元素并不困难：
    • STRLEN可以用来获取样品的数量
    • GETRANGE允许随机访问元素。如果时间序列具有相关联的时间信息，我们可以轻松的通过GETRANGE与Redis v2.6中可用的Lua脚本引擎相结合来轻松实现二进制搜索以获取范围。
    • SETRANGE可以用来覆盖一个存在的时间序列
      这种模式的局限性是被强制在append-only操作中，因为Redis目前缺少可以裁剪string对象的命令所以没有办法将时间序列裁剪为指定大小。然而以这种方式存储的时间序列的空间效率是显著的。
      提示：可以根据当前的Unix时间切换到不同的键，这样每个键可以只有相对少量的样本，避免处理非常大的键，并使这种模式更友好分布在多个Redis实例中

DECR key

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 将存储在key的值减1。如果key不存在，在执行操作之前将会被置为0，如果key包含错误类型的值或者包含一个不能表示为整数的值，将会返回错误。此操作仅限于64位有符号整数。
  • 返回值： Integer（整型），返回减法操作后的值

DECRBY key decrement

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 与DECR命令同为减法操作，不同的是DECR为减一，而DECRBY则是减去指定的变量，如果decrement为负数，则与INCRBY功能相同。如果key不存在，则在执行操作之前会将key置为0，如果key包含错误类型的值或者包含一个不能表示为整数的值，将会返回错误。此操作仅限于64位有符号整数。
  • 返回值： Integer（整型），返回操作后的值

GET key

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 获取key对应的value，如果key不存在将会返回nil。GET只能操作string类型，如果key存储的不是string类型，命令将会返回错误。
  • 返回值： Bulk String（批量字符串），返回key对应的value，如果key不存在将会返回nil。

GETDEL key

  • 可用版本： v6.2.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 获取key对应的值并且删除key（只能操作于string类型）
  • 返回值： Bulk String（批量字符串），如果key不存在返回nil。如果key不是string类型，返回错误。

GETEX key [ EX seconds | PX milliseconds | EXAT unix-time-seconds | PXAT unix-time-milliseconds | PERSIST]

  • 可用版本： v6.2.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 获取key的值，同时可以选择设置key的有效期。
  • 选项说明：
    • EX 以秒为单位设置key的有效期
    • PX 以毫秒为单位设置key的有效期
    • EXAT 将有效期设置为精确到秒的时间戳
    • PXAT 将有效期设置为精确到毫秒的时间戳
    • PERSIST 移除相关联的key的有效期
  • 返回值： Bulk String（批量字符串），key不存在返回nil，否则返回key对应的value

GETRANGE key start end

  • 可用版本： v2.4.0开始
  • 时间复杂度： O(N)，其中N为返回字符串的长度。
  • 解释： 返回存储在key中字符串的子串，子串由偏移量start和end组成的闭区间决定，如果偏移量为负数，表示从字符串的结尾开始便宜：-1表示最后一个字符，-2表示倒数第二个字符等。如果偏移量超出字符串长度范围，则将会被限制在字符串长度范围内。
  • 返回值： Bulk String（批量字符串）

GETSET key value

  • 可用版本： v1.0.0开始，从v6.2.0开始，此命令被视为废弃，可以被带有GET选项的SET命令替代
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 设置key的值的同时返回key存储的旧值。如果key持有的不是string类型将会返回错误。SET成功后，key之前所有的有效期将会被丢弃。
  • 设计模式： GETSET可以与INCR一起用于原子复位计数。比如：当有程序检测到有事件发生时，可以调用INCR命令，如果需要获取并重置计数器的值时，可以调用GETSET命令。
  • 返回值： Bulk String（批量字符串），返回存储在key中的旧值或者nil（当key不存在时）。

INCR key

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 将存储在key中的值加1，如果key不存在则命令在执行操作前会先将key的值置为0。如果key持有的数据类型不是string或者无法表示为一个整数时将会返回错误。同时此命令被限制在操作64位有符号整数范围内。
  • 返回值： Integer（整型），返回加1操作后的值

INCRBY key increment

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 此命令与INCR相似，不同之处在于此命令将由调用者指定增量，如果增量为1，则与INCR命令功能一样。
  • 返回值： Integer（整型），返回加法操作后的值

INCRBYFLOAT key increment

  • 可用版本： v2.6.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 与命令INCRBY key increment相似，不同的是此命令增量可以设置为双精度浮点数（float），如果增量被指定为负数，则表示减法（默认加法操作）。如果key不存在，则命令在执行操作之前将会把key置为0，如果发生以下情况之一，将会返回错误：
    • key持有的错误类型的值（非string类型）
    • key当前持有的值或者指定的增量（increment）无法被解析为双精度浮点类型
      字符串键中已经包含的值和增量参数都可以选择以指数表示法提供，但是增量后计算的值始终以相同的格式存储：一个整数后跟（如果需要）一个点，以及表示数字的小数部分的可变位数。始终删除尾随零，无论计算的实际内部精度如何，输出的精度都固定在小数点后17位。
  • 返回值： Bulk String（批量字符串），返回命令执行操作后key所持有的值

LCS key1 key2 [LEN] [IDX] [MINMATCHLEN len] [WITHMATCHLEN]

  • 可用版本： v7.0.0开始
  • 时间复杂度： O(N*M)，其中N为s1的长度，M为s2的长度
  • 解释： LCS命令实现最长公共子序列算法，与最长公共字符串算法不同的是，最长公共子序列算法在字符串中匹配的字符不需要是连续的，例如字符串fao和fo的最长公共子序列结果为fo。LCS命令在计算两个字符串有多相似时是非常有用的，比如计算DNA序列的相似程度。
  • 选项说明：
    • LEN 返回匹配结果的长度
    • IDX 返回每个匹配结果的匹配位置
    • MINMATCHLEN 限制匹配列表的最小长度
    • WITHMATCHLEN 与IDX搭配使用，同时返回匹配长度
  • 返回值：
    • 没有指定修饰符：返回表示匹配到的最长子序列的Bulk String（批量字符串）
    • 如果指定了LEN修饰符将会返回最长子序列的长度
    • 如果指定了IDX修饰符，将会返回一个数组，其中包含LCS长度和两个字符串（s1，s2）中的所有范围、每个字符串的开始和结束偏移量，其中有匹配项。当给定 WITHMATCHLEN 时，表示匹配的每个数组也将具有匹配的长度

MGET key [key …]

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(N)，N为给定key的数量
  • 解释： 返回指定key（s）的值，对于不存在的key或者持有值不是string的key，将会返回nil，命令总是成功。
  • 返回值： Array（数组），返回由指定key（s ）的值组成的数组

MSET key value [ key value …]

  • 可用版本： v1.0.1开始
  • 时间复杂度： O(N)，N为key的数量
  • 解释： 批量设置key-value键值对。如果key存在，命令将会用新值替换key的旧值，MSET操作是原子性的。
  • 返回值： Simple String（简单字符串），命令总是返回OK。

MSETNX key value [ key value …]

  • 可用版本： v1.0.1开始
  • 时间复杂度： O(N)，N为key的数量
  • 解释： 与MSET功能一样，批量设置key-value键值对，不同的是如果指定的key已经存在MSETNX不会对于该key不会执行任何操作。同样，MSETNX也是原子性的
  • 返回值： Integer（整型）
    • 如果所有给定的key都被设置了则返回1
    • 如果没有key被设置则返回0

PSETEX key milliseconds value

  • 可用版本： v2.6.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 以毫秒为单位设置key的有效期
  • 返回值： Simple String（简单字符串），返回OK

SET key value [ NX | XX] [GET] [ EX seconds | PX milliseconds | EXAT unix-time-seconds | PXAT unix-time-milliseconds | KEEPTTL]

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 历史：
    • v2.6.12开始支持EX，PX，NX和XX选项
    • v6.0.0开始支持KEEPTTL选项
    • v6.2.0开始支持GET，EXAT和PXAT选项
    • v7.0.0开始支持NX和GET一起使用
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 将key设置为字符串value，如果key早已存在，无论旧值类型是什么，命令都将会覆盖旧值。执行操作之前的任何有效期都会被丢弃。
  • 选项说明：
    • EX 以秒为单位设置key的有效期为多少秒
    • PX 以毫秒为单位设置key的有效期为多少毫秒
    • EXAT 将key的有效截止时间点设置为精确到秒的时间戳
    • PXAT 将key的有效截止时间点设置为精确到毫秒的时间戳
    • NX 只有当key不存在时才设置
    • XX 只有当key已经存在时才设置
    • KEEPTTL 保留key既有的有效期
    • GET 返回key的旧值，如果key不存在则返回nil。如果key所持有的的旧值不是string类型，则终止SET操作。
  • 返回值：
    • Simple String（简单字符串）：如果SET正确执行将返回OK
    • Null Reply（nil）: 如果用户指定了NX或者XX选项，并且SET操作没有被执行则返回nil
      如果调用方指定了GET选项，将会以下面两种形式返回（无论SET命令是否执行）：
    • Bulk String（批量字符串）：如果key存在，返回key对应的旧值
    • Null Reply（nil）：如果key不存在返回nil
  • 模式： 命令SET resource-name anystring NX EX max-lock-time是使用Redis实现锁的一种简单方式。客户端可以通过上述命令返回的OK获得锁（或者当返回nil时过一段时间再重试），并且通过命令DEL移除锁。
    当有效期到达后锁将自动释放。可以通过以下两点来使锁系统更加健壮：
    • 设置随机字符串（Token）而不是设置固定字符串
    • 通过脚本当Token匹配时才删除key而不是简单的通过DEL命令移除锁
      上述两点避免了当锁过期后，客户端再次尝试释放另一个客户端创建的锁。

SETEX key seconds value

  • 可用版本： v2.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 将key的值设置为字符串value，同时设置key的有效期为指定的秒数，如果秒数不可用将会返回错误。SETEX是原子操作。
  • 返回值： Simple String（简单字符串）

SETNX key value

  • 可用版本： v1.0.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 如果key不存在则将key的值设置为字符串value，如果key早已存在则不执行任何操作。
  • 返回值： Integer（整型）
    • 如果key被设置了返回1
    • 如果key没被设置返回0

SETRANGE key offset value

  • 可用版本： v2.2.0开始
  • 时间复杂度： 如果字符串很小，不计算拷贝字符串带来的开销时时间复杂度为O(1)，否则时间复杂度为O(M)，M为value的长度
  • 解释： 从指定offset开始到结尾的覆盖key持有的字符串值，如果offset大于key持有字符串的当前长度，则用零字节填充字符串以使offset适合，不存在的键被视为空字符串，因此此命令将确保它包含足够大的字符串以能够在偏移量处设置值。
    注意，offset可以设置的最大值为2^29-1（536870911），因为Redis字符串类型最大长度为512MB，如果需要增长超过这个限制，可以使用多个key。
  • 返回值： Integer（整型），返回命令执行后key持有的字符串的长度。

STRLEN key

  • 可用版本： v2.2.0开始
  • 时间复杂度： O(1)
  • 解释： 返回key持有的字符串的长度，如果value不是字符串类型，则返回错误
  • 返回值： Integer（整型），返回key对应字符串的长度，如果key不存在则返回0

SUBSTR key start end

  • 可用版本： v1.0.0开始，从Redis v2.0.0开始此命令被视为废弃
  • 时间复杂度： O(N)，其中N为返回的字符串的长度
  • 解释： 返回key持有的字符串值的子串，子串由start和end决定组成的闭区间决定，负数的偏移量表示从字符串尾部开始计算偏移量，如-1表示字符串最后一个字符。
  • 返回值： Bulk String（批量字符串），返回子串

参考资料

Redis String