string类型基本介绍

string 类型是 Redis 最基础的数据类型，关于字符串需要特别注意

1）首先 Redis 中所有的键的类型都是字符串类型，而且其他几种数据结构也都是在字符串类似基础上构建的，例如列表和集合的元素类型是字符串类型，所以字符串类型能为其他 4 种数据结构的学习奠定基础。

2）其次，如图 2-7所示，字符串类型的值实际可以是字符串，包含一般格式的字符串或者类似JSON、XML 格式的字符串；数字，可以是整型或者浮点型；甚至是二进制流数据，例如图片、音频、视频等。不过一个字符串的最大值不能超过 512 MB。

由于 Redis 内部存储字符串完全是按照二进制流的形式保存的，所以 Redis 是不处理字符集编码

问题的，客户端传入的命令中使用的是什么字符集编码，就存储什么字符集编码。

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

常见命令

SET

将 string 类型的 value 设置到 key 中。如果 key 之前存在，则覆盖，无论原来的数据类型是什么。之前关于此 key 的 TTL 也全部失效。

语法：

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

选项：

SET 命令支持多种选项来影响它的行为：

• EX seconds ⸺ 使用秒作为单位设置 key 的过期时间。

• PX milliseconds ⸺ 使用毫秒作为单位设置 key 的过期时间。

• NX ⸺ 只在 key 不存在时才进行设置，即如果 key 之前已经存在，设置不执行。

• XX ⸺ 只在 key 存在时才进行设置，即如果 key 之前不存在，设置不执行。
 

返回值：

• 如果设置成功，返回 OK。

• 如果由于 SET 指定了 NX 或者 XX 但条件不满足，SET 不会执行，并返回 (nil)。

GET

获取 key 对应的 value。如果 key 不存在，返回 nil。如果 value 的数据类型不是 string，会报错。

语法：

GET key

返回值：

当 key 存在时，返回 key 对应的 value；当 key 不存在，返回 nil 。

示例：

MGET

一次性获取多个 key 的值。如果对应的 key 不存在或者对应的数据类型不是 string，返回 nil。

语法：

MGET key [key ...]

返回值：

对应 value 的列表

MSET

一次性设置多个 key 的值。

MSET key value [key value ...]

返回值：永远是 OK

多次 get vs 单次 mget

使用 mget / mset 由于可以有效地减少了网络时间，所以性能相较更高。假设网络耗

时 1 毫秒，命令执行时间耗时 0.1 毫秒，则执行时间如表所示。

学会使用批量操作，可以有效提高业务处理效率，但是要注意，每次批量操作所发送的键的数量也不是无节制的，否则可能造成单一命令执行时间过长，导致 Redis 阻塞。

 SETNX

设置 key-value 但只允许在 key 之前不存在的情况下。

SETNX key value

返回值：

1 表示设置成功。0 表示没有设置。

SET、SET NX 和 SET XX 的执行流程

 INCR

将 key 对应的 string 表示的数字加一。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是一个整型或者范围超过了 64 位有符号整型，则报错

语法：

INCR key

返回值：integer 类型的加完后的数值。

 

INCRBY

将 key 对应的 string 表示的数字加上对应的值。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是一个整型或者范围超过了64 位有符号整型，则报错。

语法：

INCRBY key decrement

返回值：integer 类型的加完后的数值。

 DECR

将 key 对应的 string 表示的数字减一。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是一个整型或者范围超过了 64 位有符号整型，则报错。

语法：

DECR key

返回值：integer 类型的减完后的数值

DECYBY

将 key 对应的 string 表示的数字减去对应的值。如果 key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的 string 不是一个整型或者范围超过了64 位有符号整型，则报错。

语法：

DECRBY key decrement

返回值：integer 类型的减完后的数值。

 INCRBYFLOAT
将 key 对应的 string 表示的浮点数加上对应的值。如果对应的值是负数，则视为减去对应的值。如果key 不存在，则视为 key 对应的 value 是 0。如果 key 对应的不是 string，或者不是一个浮点数，则报错。允许采用科学计数法表示浮点数。
 

INCRBYFLOAT key increment

返回值：加/减完后的数值。

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。

APPEND KEY VALUE

返回值：追加完成之后 string 的长度。

GETRANGE

返回 key 对应的 string 的子串，由 start 和 end 确定（左闭右闭）。可以使用负数表示倒数。-1 代表倒数第一个字符，-2 代表倒数第二个，其他的与此类似。超过范围的偏移量会根据 string 的长度调整成正确的值。

GETRANGE key start end

返回值：string 类型的子串

SETRANGE

覆盖字符串的一部分，从指定的偏移开始

SETRANGE key offset value

返回值：替换后的 string 的长度。

STRLEN

获取 key 对应的 string 的长度。当 key 存放的类似不是 string 时，报错。

内部编码

字符串类型的内部编码有 3 种：

• int：8 个字节的长整型；
• embstr：小于等于 39 个字节的字符串；
• raw：大于 39 个字节的字符串；

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。

string 的典型应用场景

缓存（Cache）功能

下图是比较典型的缓存使用场景，其中 Redis 作为缓冲层，MySQL 作为存储层，绝大部分请求的

数据都是从 Redis 中获取。由于 Redis 具有支撑高并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和降低后端压力的作用

下面的伪代码模拟了图中的业务数据访问过程：

1）假设业务是根据用户 uid 获取用户信息

UserInfo getUserInfo(long uid) {
...
}

2）首先从 Redis 获取用户信息，我们假设用户信息保存在 "user:info:<uid>" 对应的键中

// 根据 uid 得到 Redis 的键
String key = "user:info:" + uid;
// 尝试从 Redis 中获取对应的值
 
String value = Redis 执行命令：get key;
 
// 如果缓存命中（hit）
if (value != null) {
    // 假设我们的用户信息按照 JSON 格式存储
    UserInfo userInfo = JSON 反序列化(value);
    return userInfo;
}

3）如果没有从 Redis 中得到用户信息，及缓存 miss，则进一步从 MySQL 中获取对应的信息，随后写入缓存并返回：

// 如果缓存未命中（miss）
if (value == null) {
    // 从数据库中，根据 uid 获取用户信息
    UserInfo userInfo = MySQL 执行 SQL：select * from user_info where uid = <uid>
    
    // 如果表中没有 uid 对应的用户信息
    if (userInfo == null) {
        响应 404
        return null;
    }
    
    // 将用户信息序列化成 JSON 格式
    String value = JSON 序列化(userInfo);
    // 写入缓存，为了防止数据腐烂（rot），设置过期时间为 1 小时（3600 秒）
    Redis 执行命令：set key value ex 3600
    // 返回用户信息
    return userInfo;
}

通过增加缓存功能，在理想情况下，每个用户信息，一个小时期间只会有一次 MySQL 查询，极大地提升了查询效率，也降低了 MySQL 的访问数。

计数（Counter）功能

许多应用都会使用 Redis 作为计数的基础工具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数据可以异步处理或者落地到其他数据源。如图所示，例如视频网站的视频播放次数可以使用 Redis 来完成：用户每播放一次视频，相应的视频播放数就会自增 1。

// 在 Redis 中统计某视频的播放次数
long incrVideoCounter(long vid) {
    key = "video:" + vid;
    long count = Redis 执行命令：incr key
    return counter;
}

实际中要开发一个成熟、稳定的真实计数系统，要面临的挑战远不止如此简单：防作弊、照不同维度计数、避免单点问题、数据持久化到底层数据源等。

 

共享会话（Session）

如图所示，一个分布式 Web 服务将用户的 Session 信息（例如用户登录信息）保存在各自的服

务器中，但这样会造成一个问题：出于负载均衡的考虑，分布式服务会将用户的访问请求均衡到不同的服务器上，并且通常无法保证用户每次请求都会被均衡到同一台服务器上，这样当用户刷新一次访问是可能会发现需要重新登录，这个问题是用户无法容忍的。
 

为了解决这个问题，可以使用 Redis 将用户的 Session 信息进行集中管理，如图 2-13 所示，在这种模式下，只要保证 Redis 是高可用和可扩展性的，无论用户被均衡到哪台 Web 服务器上，都集中从Redis 中查询、更新 Session 信息。

手机验证码

很多应用出于安全考虑，会在每次进行登录时，让用户输入手机号并且配合给手机发送验证码，然后让用户再次输入收到的验证码并进行验证，从而确定是否是用户本人。为了短信接口不会频繁访问，会限制用户每分钟获取验证码的频率，例如一分钟不能超过 5 次，如图

String 发送验证码(phoneNumber) {
    key = "shortMsg:limit:" + phoneNumber;
    // 设置过期时间为 1 分钟（60 秒）
    // 使用 NX，只在不存在 key 时才能设置成功
    bool r = Redis 执行命令：set key 1 ex 60 nx
    if (r == false) {
        // 说明之前设置过该手机的验证码了
        long c = Redis 执行命令：incr key
        if (c > 5) {
            // 说明超过了一分钟 5 次的限制了
            // 限制发送
            return null;
        }
    }
    // 说明要么之前没有设置过手机的验证码；要么次数没有超过 5 次
    String validationCode = 生成随机的 6 位数的验证码();
    validationKey = "validation:" + phoneNumber;
    // 验证码 5 分钟（300 秒）内有效
    Redis 执行命令：set validationKey validationCode // 返回验证码，
    随后通过手机短信发送给用户
    return validationCode ;
}
 
// 验证用户输入的验证码是否正确
bool 验证验证码(phoneNumber, validationCode) {
    validationKey = "validation:" + phoneNumber;
    ex 300;
    String value = Redis 执行命令：get validationKey;
    if (value == null) {
        // 说明没有这个手机的验证码记录，
        验证失败
        return false;
    }
 
    if (value == validationCode) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

以上介绍了使用 Redis 的字符串数据类型可以使用的几个场景，但其适用场景远不止于此，开发人员可以结合字符串类型的特点以及提供的命令，充分发挥自己的想象力，在自己的业务中去找到合适的场景去使用 Redis 的字符串类型。