[大数据]redis入门到精通(二) -基本数据类型String

一、字符串

字符串是redis最基本的类型，一个key对应一个value。String类型可以包含任何数据，包括普通的文字数据、图片、视频、音频、压缩文件等。
String类型是Redis最基本的数据类型，一个redis中字符串value最多是512M。

1.1 SET: 为字符串设置值

1.1.1 命令格式

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

设置key的值，如果 key 已经有值， SET 就覆写旧值，无视类型。
对于某个原本带有生存时间（TTL）的键来说， 当 SET 命令成功在这个键上执行时， 这个键原有的 TTL 将被清除。

1.1.2 可选参数

• EX second ：设置键的过期时间为 second 秒。 SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
• PX millisecond ：设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。 SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。
• NX ：只在键不存在时，才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
• XX ：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。

1.1.3 返回值

SET命令如果设置成功返回OK，如果设置失败则返回nil

1.1.4 使用实例

// 设置key
> set name "zhangsan"
OK
> get name
zhangsan

// 对已存在的key进行设置
> set name "lisi"
OK
> get name
lisi

// 设置过期时间秒
> set expire "hello"EX 10000
ERR unknown command `set expire "hello"ex 10000`, with args beginning with: 
> set expire "hello" EX 10000
OK
> ttl expire
9993
> ttl expire
9992
> get expire
hello

// 设置过期时间毫秒
> set expirepx "hello" PX 10000
OK
> pttl expirepx
3000
> pttl expirepx
1172
> get expirepx
null

// NX
> set noexists value NX
OK
> set noexists value2 NX
null
> get noexists
value

1.1.5 复杂度

O(1)

1.2 Get: 获取字符串的值

1.2.1 命令格式

GET key

获取key所关联的字符串的值

1.2.2 返回值

返回key所关联的字符串，如果key不存在则返回nil，如果key存储的值不是字符串类型则返回错误。

1.2.3 复杂度

O(1)

1.3 GETSET:获取旧值并设置新值

1.3.1 命令格式

GETSET key value

将给定key的值设置成value，并返回旧值。
当key不存在时返回错误

1.3.2 返回值

返回旧值，当key不存在时返回错误。

1.3.3 复杂度

O(1)

1.3.4 使用实例

// 没有旧值，返回 nil
> GETSET db mongodb    
(nil)
> GET db
"mongodb"
// 返回旧值 mongodb
> GETSET db redis      
"mongodb"
> GET db
"redis"

1.4 MSET:一次设置多个字符串键值对

1.4.1 命令格式

MSET key value [key value ...]

同时设置多个key-value对。如果某个key已经存在，那么mset会使用新值覆盖旧值。
MSET是原子操作，所有给定的key都会在同一时间内被设置。

1.4.2 返回值

总是返回OK，MSET不会失败

1.4.3 复杂度

O(N),N为用户给定的字符串键数量。

1.4.4 使用实例

> MSET id "10086" name "zhangsan"
OK

> MGET id name
1) 10086
2) zhangsan

// MSET 覆盖旧值例子
> SET id "10086"
OK

> MSET id "1008611"
OK

> GET id
1008611

1.5 MSETNX：只在键不存在的情况下一次为多个字符串设置值

1.5.1 命令格式

MSETNX key value [key value ...]

同时设置多个key-value对。如果某个key已经存在，那么msetnx会放弃所有键值对设置操作。

1.5.2 返回值

成功时返回1，失败时返回0

1.5.3 复杂度

O(N),N为用户给定的字符串键数量。

1.5.4 使用实例

> msetnx id 10086 name zhangsan
1
> MGET id name
10086
zhangsan
> msetnx id 1008611 name lisi sex nan
0
> mget id name sex
10086
zhangsan
null

1.6 MGET:一次获取多个字符串键的值

1.6.1 命令格式

获取多个字符串键对应的值。

1.6.2 返回值

所有给定key的值。

1.6.3 复杂度

O(N) , N 为给定 key 的数量。

1.7 STRLEN: 获取字符串的字节长度

1.7.1 命令格式

STRLEN key

返回key所存储得字符串长度，当key存储不是字符串时，返回错误。

1.7.2 返回值

返回key所存储得字符串长度，当key存储不是字符串时，返回错误。

1.7.3复杂度

O(1)

1.7.4 使用实例

> set key "hello world"
OK
> strlen key
11
//不存在的key
> strlen noexist
0

1.8 GETRANGE:获取字符串值的指定范围上的内容

字符串是由连续的字节组成的，所以每个字节都有相对应的索引。redis为字符串提供了索引操作命令，允许用户通过正向/负向索引进行处理

• 正向索引以0为第一个字节，从开头向结尾不断递增。
• 负向索引以-1为最后一个字节，向开头递减。
  例如字符串hello world的索引如图
  

1.8.1 命令格式

GETRANGE key start end

通过GETRANGE命令用户可以获取字符串值从start索引，直到end索引为止。此命令的偏移是闭区间索引范围，也就是说start索引和end索引也包含在命令返回内容中。

1.8.2 返回值

截取的子字符串。

1.8.3复杂度

O(N)，N为要返回的字符串长度。

1.8.4 使用实例

> set key "hello redis!"
OK
// 截取0-4的字符串
> getrange key 0 4
hello
// 获取失败
> getrange key -1 -5

// 负索引
> getrange key -3 -1
is!
// 从第一个到最后一个
> getrange key 0 -1
hello redis!
// 超出返回忽略
> getrange key 0 100
hello redis!

1.10 SETRANGE:对字符串值指定范围进行设置

1.10.1 命令格式

SETRANGE key offset value

从偏移量offset开始使用value覆盖原有key。

• 如果key不存在当作空字符串处理。
• 如果key原来的字符串比偏移量小，那么原字符和偏移量之间的空白将用零字节(’\x00’)填充。
• 最大偏移量是2^29-1(536870911)，因为redis字符串的大小限制在512M以内。
• 当生成一个很长字符串时，redis需要分配内存空间，所以有时会造成服务器阻塞。

1.10.2 返回值

被 SETRANGE 修改之后，字符串的长度。

1.10.3复杂度

对于小的字符串，平均复杂度为O(1),否则为O(M),M为value的长度。

1.10.4 使用实例

> set key "hello world"
OK
> setrange key 6 redis
11
> get key
hello redis
// 对不存在的key进行setrange
> setrange noexist 5 'redis'
10
> get noexist
redis

1.11 APPEND:追加新的内容到值得末尾

1.11.1 命令格式

APPEND key value

如果key已经存在并且是一个字符串，将value追加到key原来的值的末尾。

1.11.2 返回值

返回追加value后key的字符串的长度。

1.11.3复杂度

平均O(1)

1.11.4 使用实例

···

exists key
0
// 对不存在的key进行append，等同于set
append key “hello”
5
// 对与存在key进行append
append key " world"
11
get key
hello world
···

1.12 INCRBY、DECRBY、INCR、DECR：对整数进行加减法操作

在redis中如果用户将一个值存储到字符串键中，redis会对这个值进行检测，如果这个值能够被解释为以下两种其中一个，那么redis就会把这个值当作数字来处理：

• 整数类型：能够使用C的long long int类型存储的整数，大多数系统中，这种类型存储的都是64位长度的有符号整数。
• 浮点数类型：能够使用C的long double类型存储的浮点数，在大多数系统中，这种类型存储的都是128位长度的有符号浮点数。

当字符串键可以被解释为整数时，就可以使用INCRBY和DECRBY命令对整数进行加、减法操作。

1.12.1 命令格式

INCRBY key increment
DECRBY key decrement
INCR key
DECR key

如果key所对应的类型不是整形，那么会返回一个错误。

• INCRBY:对key所存储的值加上增量,如果key不存在，那么key会被初始化为0再执行INCRBY。
• DECRBY:对key所存储的值减去减量,如果key不存在，那么key会被初始化为0再执行DECRBY。
• INCR:对key所存储的值加上1,如果key不存在，那么key会被初始化为0再执行INCR。
• DECR:对key所存储的值减去1,如果key不存在，那么key会被初始化为0再执行DECR。
  时间复杂度为O(1)

1.13 INCRBYFLOAT:对浮点数进行加法操作

1.13.1 命令格式

INCRBYFLOAT key increment

INCRBYFLOAT既可以用于浮点数，也可以用于整数。
在使用INCRBYFLOAT处理浮点数最多只会保留计算小数点后17位，超出的将被截断。
时间复杂度位O(1)

1.14

二、 应用

2.1 缓存

redis是内存数据库，所以速度会快得多，而且redis的字符串键不仅可以存储文本数据还可以存储二进制数据，所以可以用来缓存热门图片，从而提高热门图片的速度。

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/go-redis/redis/v8"
	"io"
	"os"
)

func main() {
	rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
		Addr: "127.0.0.1:6379",
		DB:   0,
	})
	ctx := context.Background()
	rdb.FlushDB(ctx)
	file, err := os.Open("D://workspace//myOpenSource//go-example//go-redis//01-string//cache//redis-logo.jpg")
	defer file.Close()
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	data, err := io.ReadAll(file)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	rdb.Set(ctx, "redis-logo.jpg", data, -1)
	fmt.Println(rdb.Get(ctx, "redis-logo.jpg"))
}

2.2 锁

锁是一种同步机制，用于保证一项资源在任何时候只能被一个进程使用，如果有其他进程想要使用相同的资源时必须等待，直到正在使用的资源进程放弃使用所有全。
锁通常会实现获取(acquire)和释放(release)两种操作:

• 获取(acquire)：用于取得资源的独占使用权。在任何时候最多只能有一个进程取得锁，我们把成功取得锁的这个进程称为锁的持有者。在锁已经被持有的情况下，所有尝试获取锁的操作都会失败。
• 释放(release): 用于放弃资源的独占使用权，一般由锁的持有者调用。在锁被释放后其他进程可以再尝试获取锁。
  下列代码展示GO实现锁

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"github.com/go-redis/redis/v8"
)

type Lock struct {
	ctx context.Context
	rdb *redis.Client
	key string
}

func New(key string) *Lock {
	lock := &Lock{
		ctx: context.Background(),
		rdb: redis.NewClient(&redis.Options{
			Addr: "127.0.0.1:6379",
			DB:   0,
		}),
		key: key,
	}

	return lock

}

func (self *Lock) acquire() bool {
	ok, _ := self.rdb.SetNX(self.ctx, self.key, "lock", -1).Result()
	return ok
}

func (self *Lock) release() bool {
	res, err := self.rdb.Del(self.ctx, self.key).Result()
	return err == nil && res == 1
}

func main() {
	l := New("lock")
	if l.acquire() {
		fmt.Println("获取成功")
	} else {
		fmt.Println("获取失败")
	}
	if l.acquire() {
		fmt.Println("获取成功")
	} else {
		fmt.Println("获取失败")
	}
	if l.release() {
		fmt.Println("释放成功")
	} else {
		fmt.Println("释放失败")
	}
	if l.acquire() {
		fmt.Println("获取成功")
	} else {
		fmt.Println("获取失败")
	}
}

执行结果如下:

获取成功
获取失败
释放成功
获取成功

2.3 存储文章

构建博客程序时，我们需要存储以下信息：

• 用户信息：用户的名字、账号、密码、注册时间等信息。
• 博文信息：当用户向写新文章时就需要把文章的标题、内容、作者、发表时间等信息存储起来，在用户阅读文章时取出这些信息。

技术参考

1. C/C++Linux服务器开发/后台架构师：https://ke.qq.com/course/417774?flowToken=1041607
2. 《redis使用手册》
3. http://doc.redisfans.com/string/index.html