Redis string字符串

string（字符串）是 Redis 中最简单的数据类型。我们知道，Redis 所有数据类型都是以 key 作为键，通过检索这个 key 就可以获取相应的 value 值。Redis 存在多种数据类型，比如字符串、列表、哈希散列等，它们对应的 value 结构各不相同。本节先讲解字符串的相关知识。

认识Redis字符串

Redis 使用标准 C 语言编写，但在存储字符时，Redis 并未使用 C 语言的字符类型，而是自定义了一个属于特殊结构 SDS（Simple Dynamic  String）即简单动态字符串），这是一个可以修改的内部结构，非常类似于 Java 的 ArrayList。

1) SDS动态字符串

SDS 的结构定义如下：

struct sdshdr{
     //记录buf数组中已使用字符的数量，等于 SDS 保存字符串的长度
     int len;
     //记录 buf 数组中未使用的字符数量
     int free;
     //字符数组，用于保存字符串
     char buf[];

从上述结构体可以看出，Redis string 将字符串存储到字符类型的buf[]中，并使用 len、free对buf[]数组的长度和未使用的字符数进行描述。

下图展示了 SDS 字符串的结构示意图：

图1

上图 1 存储了一个len为 4 的 “java\0”字符串，并且未使用的字符数free为 0。你可能注意到 buf 数组存储的字符串仍然以 C语言字符格式的“\0”结尾的，这样做的目的是为了能够重用 C语言库 <string.h> 中的部分函数。

在 C语言中，字符串类型的结尾以空字符串 ‘\0’来标识的。但在某些情况下，字符串可能会包含具有实际意义的“空字符”，此时 C语言就无法正确的存取这个字符了，而 Redis 通过 len 来标识字符串的总长度，从而保证了数据的二进制安全特性。

2) 分配冗余空间

string 采用了预先分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配，如下图所示：

图2

如图 2 所示，Redis 每次给 string 分配的空间都要大于字符串实际占用的空间，这样就在一定程度上提升了 Redis string 存储的效率，比如当字符串长度变大时，无需再重新申请内存空间。

3) string自动扩容

当字符串所占空间小于 1MB 时，Redis 对字符串存储空间的扩容是以成倍的方式增加的；而当所占空间超过 1MB 时，每次扩容只增加 1MB。Redis 字符串允许的最大值字节数是 512 MB。

Redis字符串命令

1) 命令格式

Redis 提供了操作字符串的命令，通过学习这些命令我们可以掌握如何使用它们，其语法格式如下：

redis 127.0.0.1:6379> COMMAND KEY_NAME

• COMMAND：表示字符串的命令；
• KEY_NAME：表示 key（键）的名称。

在练习命令的过程中，大家要善于利用 Redis 客户端给出的自动语法提示，比如SET命令的格式如下：

127.0.0.1:6379> SET key value [EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]

其中[]内代表可选参数，其含义如下所示：

• EX seconds：设置指定的过期时间，以秒为单位；
• PX milliseconds：设置指定的过期时间，以毫秒为单位；
• NX：先判断 key 是否存在，如果 key 不存在，则设置 key 与 value；
• XX：先判断 key 是否存在，如果 key 存在，则重新设置 value。

SET命令演示：在 key 不存在的情况下设置过期时间为 60s：

#key的过期时间为60s，过期后自动删除
redis 127.0.0.1:6379> SET www.cdsy.xyz "hello城东书院" EX 60 NX
OK
# 查询 key 对应的值
redis 127.0.0.1:6379> GET www.cdsy.xyz
"hello城东书院"

2) 常用命令

Redis string 的SET/GET命令只能一次设置/查询一个键值对，这样虽然简单，但是效率不高。为了提高命令的执行效率，Redis 提供了可以批量操作多个字符串的读写命令 MSET/MGET（“M”代表“Many”），它们允许你一次性设置或查询多个键值对，这样就有效地减少了网络耗时。

简单命令演示

下面对常用命令做简单演示：

1) GETRANGE命令

GETRANGE 命令用于截取一定长度的  value，并返回截取后的新值。语法格式如下：

redis 127.0.0.1:6379> GETRANGE KEY_NAME start end

注意，字符串的截取范围由 start 和 end 两个偏移量决定（包括 start 和 end 在内的闭区间）

示例如下：

127.0.0.1:6379> SET website www.cdsy.xyz
OK
#索引值
127.0.0.1:6379> GETRANGE website 0 4
"www.c"
#使用负数索引
127.0.0.1:6379> GETRANGE website 0 -1
"www.cdsy.xyz"
127.0.0.1:6379>

2) GETSET命令

GETSET 命令用于重新设置 value 值，并返回之前旧 value。示例如下：

127.0.0.1:6379> GETSET num first
"6"
127.0.0.1:6379> GETSET num second
"first"
#查看长度值
127.0.0.1:6379> strlen num
(integer) 6

注意：num 之前存储的值为“6”，所以结果返回“6”。

3) SETEX命令

将值 value 存储到 key 中 ，并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。示例如下：

#设置过期时间为60s
127.0.0.1:6379> SETEX www.cdsy.xyz 60 hello
OK
#查看过期时间
127.0.0.1:6379> ttl www.cdsy.xyz
(integer) 5

4) MSETNX命令

该命令了类似于 MSET 命令，但是它仅当指定的 key 不存在时才能够执行成功，用于同时设置多个键值对。示例如下：

#返回0，说明命令执行失败
127.0.0.1:6379> MSETNX www.cdsy.xyz hello title world
(integer) 0
#删除重复的键
127.0.0.1:6379> del www.cdsy.xyz
(integer) 1
#重新执行
127.0.0.1:6379> MSETNX www.cdsy.xyz hello title world
(integer) 1

由于 key 之前已经存在，所以第一次执行失败，当删除存在的后，命令就会执行成功。

5) SETRANGE命令

该命令使用指定的字符在给定的范围内覆盖 key 对应的 value ，其语法格式如下：

redis 127.0.0.1:6379> SETRANGE KEY_NAME OFFSET VALUE

• KEY_NAME：指 key 的名字；
• OFFSET：指初始偏移量；
• VALUE：指要替换成的字符串。 

示例如下： 

127.0.0.1:6379> SET word "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> SETRANGE word 6 www.cdsy.xyz
(integer) 18
127.0.0.1:6379> GET word
"hello www.cdsy.xyz"

• 在线练习工具：https://try.redis.io/
• 查看更多命令：https://redis.io/commands