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認(rèn)識(shí)Redis字符串

Redis 使用標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言編寫，但在存儲(chǔ)字符時(shí)，Redis 并未使用 C 語(yǔ)言的字符類型，而是自定義了一個(gè)屬于特殊結(jié)構(gòu) SDS（Simple Dynamic  String）即簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)字符串），這是一個(gè)可以修改的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，非常類似于 Java 的 ArrayList。

1) SDS動(dòng)態(tài)字符串

SDS 的結(jié)構(gòu)定義如下：

struct sdshdr{
     //記錄buf數(shù)組中已使用字符的數(shù)量，等于 SDS 保存字符串的長(zhǎng)度
     int len;
     //記錄 buf 數(shù)組中未使用的字符數(shù)量
     int free;
     //字符數(shù)組，用于保存字符串
     char buf[];

從上述結(jié)構(gòu)體可以看出，Redis string 將字符串存儲(chǔ)到字符類型的
buf[]中，并使用
len、
free對(duì)
buf[]數(shù)組的長(zhǎng)度和未使用的字符數(shù)進(jìn)行描述。

下圖展示了 SDS 字符串的結(jié)構(gòu)示意圖：

上圖 1 存儲(chǔ)了一個(gè)
len為 4 的 “java\0”字符串，并且未使用的字符數(shù)
free為 0。你可能注意到 buf 數(shù)組存儲(chǔ)的字符串仍然以 C語(yǔ)言字符格式的“\0”結(jié)尾的，這樣做的目的是為了能夠重用 C語(yǔ)言庫(kù) 中的部分函數(shù)。

在 C語(yǔ)言中，字符串類型的結(jié)尾以空字符串 ‘\0’來(lái)標(biāo)識(shí)的。但在某些情況下，字符串可能會(huì)包含具有實(shí)際意義的“空字符”，此時(shí) C語(yǔ)言就無(wú)法正確的存取這個(gè)字符了，而 Redis 通過(guò) len 來(lái)標(biāo)識(shí)字符串的總長(zhǎng)度，從而保證了數(shù)據(jù)的二進(jìn)制安全特性。

2) 分配冗余空間

string 采用了預(yù)先分配冗余空間的方式來(lái)減少內(nèi)存的頻繁分配，如下圖所示：

如圖 2 所示，Redis 每次給 string 分配的空間都要大于字符串實(shí)際占用的空間，這樣就在一定程度上提升了 Redis string 存儲(chǔ)的效率，比如當(dāng)字符串長(zhǎng)度變大時(shí)，無(wú)需再重新申請(qǐng)內(nèi)存空間。

3) string自動(dòng)擴(kuò)容

當(dāng)字符串所占空間小于 1MB 時(shí)，Redis 對(duì)字符串存儲(chǔ)空間的擴(kuò)容是以成倍的方式增加的；而當(dāng)所占空間超過(guò) 1MB 時(shí)，每次擴(kuò)容只增加 1MB。Redis 字符串允許的最大值字節(jié)數(shù)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，通過(guò)學(xué)習(xí)這些命令我們可以掌握如何使用它們，其語(yǔ)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（鍵）的名稱。

在練習(xí)命令的過(guò)程中，大家要善于利用 Redis 客戶端給出的自動(dòng)語(yǔ)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
[]內(nèi)代表可選參數(shù)，其含義如下所示：

• EX seconds：設(shè)置指定的過(guò)期時(shí)間，以秒為單位；
• PX milliseconds：設(shè)置指定的過(guò)期時(shí)間，以毫秒為單位；
• NX：先判斷 key 是否存在，如果 key 不存在，則設(shè)置 key 與 value；
• XX：先判斷 key 是否存在，如果 key 存在，則重新設(shè)置 value。

SET命令演示：在 key 不存在的情況下設(shè)置過(guò)期時(shí)間為 60s：

#key的過(guò)期時(shí)間為60s，過(guò)期后自動(dòng)刪除
redis 127.0.0.1:6379> SET www.biancheng.net "hello編程幫" EX 60 NX
OK
# 查詢 key 對(duì)應(yīng)的值
redis 127.0.0.1:6379> GET www.biancheng.net
"hello編程幫"

2) 常用命令

Redis string 的
SET/GET命令只能一次設(shè)置/查詢一個(gè)鍵值對(duì)，這樣雖然簡(jiǎn)單，但是效率不高。為了提高命令的執(zhí)行效率，Redis 提供了可以批量操作多個(gè)字符串的讀寫命令 MSET/MGET（“M”代表“Many”），它們?cè)试S你一次性設(shè)置或查詢多個(gè)鍵值對(duì)，這樣就有效地減少了網(wǎng)絡(luò)耗時(shí)。

簡(jiǎn)單命令演示

下面對(duì)常用命令做簡(jiǎn)單演示：

1) GETRANGE命令

GETRANGE 命令用于截取一定長(zhǎng)度的  value，并返回截取后的新值。語(yǔ)法格式如下：

redis 127.0.0.1:6379> GETRANGE KEY_NAME start end

注意，字符串的截取范圍由 start 和 end 兩個(gè)偏移量決定（包括 start 和 end 在內(nèi)的閉區(qū)間）

示例如下：

127.0.0.1:6379> SET website www.biancheng.net
OK
#索引值
127.0.0.1:6379> GETRANGE website 0 4
"www.b"
#使用負(fù)數(shù)索引
127.0.0.1:6379> GETRANGE website 0 -1
"www.biancheng.net"
127.0.0.1:6379>

2) GETSET命令

GETSET 命令用于重新設(shè)置 value 值，并返回之前舊 value。示例如下：

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

注意：num 之前存儲(chǔ)的值為“6”，所以結(jié)果返回“6”。

3) SETEX命令

將值 value 存儲(chǔ)到 key 中 ，并將 key 的過(guò)期時(shí)間設(shè)為 seconds (以秒為單位)。示例如下：

#設(shè)置過(guò)期時(shí)間為60s
127.0.0.1:6379> SETEX www.biancheng.net 60 hello
OK
#查看過(guò)期時(shí)間
127.0.0.1:6379> ttl www.biancheng.net
(integer) 5

4) MSETNX命令

該命令了類似于 MSET 命令，但是它僅當(dāng)指定的 key 不存在時(shí)才能夠執(zhí)行成功，用于同時(shí)設(shè)置多個(gè)鍵值對(duì)。示例如下：

#返回0，說(shuō)明命令執(zhí)行失敗
127.0.0.1:6379> MSETNX www.biancheng.net hello title world
(integer) 0
#刪除重復(fù)的鍵
127.0.0.1:6379> del www.biancheng.net
(integer) 1
#重新執(zhí)行
127.0.0.1:6379> MSETNX www.biancheng.net hello title world
(integer) 1

由于 key 之前已經(jīng)存在，所以第一次執(zhí)行失敗，當(dāng)刪除存在的后，命令就會(huì)執(zhí)行成功。

5) SETRANGE命令

該命令使用指定的字符在給定的范圍內(nèi)覆蓋 key 對(duì)應(yīng)的 value ，其語(yǔ)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：指要替換成的字符串。 

示例如下： 

127.0.0.1:6379> SET word "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> SETRANGE word 6 www.biancheng.net
(integer) 23
127.0.0.1:6379> GET word
"hello www.biancheng.net"

在線練習(xí)工具：https://try.redis.io/

查看更多命令：https://redis.io/commands