Redis 数据类型

在Redis中，数据是以KV键值对存储的，key是字符串，而value有多种数据类型，本文介绍value的数据类型。

官方数据类型资料：https://redis.io/docs/latest/develop/data-types/

官方命令资料：https://redis.io/docs/latest/commands/

1. Key操作命令

下面介绍关于Redis数据库和key相关命令（命令不区分大小写）：

• select [db index]：选择Redis数据库，[db index]取值范围应为0-15，默认使用0号数据库。

  

  如果使用0号数据库，则命令行提示符没有数据库提示；如果使用其他数据库，则会有数据库提示。

• keys *：列出当前数据库所有的key；

• exists [key name]：判断某个key是否存在；

• del [key name]：删除指定的key及其数据；

• type [key name]：查看指定key的value值是什么数据类型；

• unlink [key name]：非阻塞删除，仅仅将key从keyspace元数据中删除，真正的删除会在后续异步中操作；

• dbsize：查看当前数据库key的数量；

• move [key name] [db index]：将当前数据库的key移动到给定的数据库中；

• flushdb：清空当前数据库⚠️；

• flushall：清空所有数据库；

• ttl [key name]：查看指定的key还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期；

• expire [key name] [seconds]：为指定的key设置过期时间（单位：秒）；

2. String

本小节介绍有关String数据类型的操作命令：

• set key value：为key赋值为value，如果key已存在，则覆盖，完整语法如下：

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

  • NX：key不存在时设置键值；

  • XX：key存在时设置键值；

  • GET：返回指定键原本的值，若键不存在时返回nil；

  • EX seconds：以秒为单位设置过期时间；

  • PX milliseconds：以毫秒为单位设置过期时间；

  • EXAT unix-time-seconds：设置以秒为单位的UNIX时间戳所对应的时间为过期时间；

  • PXAT unix-time-milliseconds：设置以毫秒为单位的UNIX时间戳所对应的时间为过期时间；

  • KEEPTTL：保留设置前指定键的过期时间；

    

• 获取值：get key获取指定key对应的值；

• 同时设置/获取多个键值：

  • mset key value [key value]...：同时设置多个键值对；
  • mget key [key]...：同时获取多个键的值；

• 获取/设置置顶范围内的值：

  • getrange key start end：获取子串，start和end是字节偏移量，都包含在内；如果end为-1，表示最后一个字节，-2则表示倒数第二个字节，依次类推；

    

  • setrange key offset value：使用value将key所存储的值，从offset位置开始覆盖更新，例如：

    

• 获取字符串长度：strlen key返回指定key对应的值字节长度；

• 追加内容：append key value在指定key对应的值后面增加value；

• 数值增减：如果key对应的值是数字，则可以对其进行数值增减操作

  • incr key：指定key对应的整数 +1；
  • incrby key increment：指定key对应的整数 +increment；
  • decr key：指定key对应的整数 - 1；
  • decrby key increment：指定key对应的整数 - increment；
  • incrbyfloat key increment：指定key对应的浮点数 +increment；

3. List

在Redis中，List是一个双端列表：

容量为$2^{32}-1$，可以容纳40多亿个元素。关于List的操作命令如下：

• LPUSH key element [element ...]：从左边将元素加入到列表中；

• RPUSH key element [element ...]：从右边将元素加入到列表中；

• LRANGE key start stop：获取在索引在[start, end]范围内的列表元素，常用来遍历列表，命令如下：

  LRANGE key 0 -1

  -1表示最后一个元素。

• LINDEX key index：获取指定列表指定索引处的值；

• LSET key index element：将列表指定索引处的值替换为element；

• LLEN key：获取列表长度；

• LINSERT key <BEFORE | AFTER> pivot element：在列表元素pivot的前面或后面插入新元素element；

• LPOP key [count]：从列表左边取出最多count个元素；

• RPOP key [count]：从列表右边取出最多count个元素；

4. Hash

在Redis中，值为Hash，表示值可以存储多个KV（field-value）键值对。有关命令如下：

• HSET key field value [field value ...]：将哈希表 key 中的 field 的值设置为 value。如果 key 不存在，会自动创建新的哈希表并进行 HSET 操作；如果 field 已经存在于哈希表中，旧的值会被覆盖。
• HSETNX key field value [field value ...]：只有当哈希表 key 中的 field 不存在时，才将 field 的值设置为 value，如果 field 已经存在，则不执行任何操作。
• HGET key field：获取哈希表 key 中给定 field 的值。
• HMGET key field [field ...]：获取哈希表 key 中一个或多个 field 的值，返回值是一个列表，包含所有给定 field 对应的值，如果 field 不存在，则对应位置返回 nil。
• HGETALL key：获取哈希表 key 中所有的 field 和 value。
• HKEYS key：获取哈希表 key 中所有 field（字段名）。
• HVALS key：获取哈希表 key 中所有 value（字段值）。
• HLEN key：获取哈希表 key 中字段的数量。
• HDEL key field [field ...]：删除哈希表 key 中的一个或多个 field。
• HEXISTS key field：检查哈希表 key 中是否存在给定 field。

5. Set

Set是一个 无序的、不重复的字符串元素集合。有关命令如下：

• SADD key member [member ...]：将一个或多个 member 元素添加到集合 key 当中，已经存在于集合中的 member 元素将被忽略。
• SMEMBERS key：返回集合 key 中的所有成员。
• SISMEMBER key member：判断 member 元素是否是集合 key 的成员。
• SCARD key：返回集合 key 的 cardinality (元素数量)。
• SRANDMEMBER key [count]：随机返回集合 key 中的一个或多个元素，但不从集合中删除它们。
• SREM key member [member ...]： 移除集合 key 中的一个或多个 member 元素，不存在的 member 元素将被忽略。
• SPOP key [count]：移除并返回集合中的一个或多个随机元素。

多个Set可以进行集合运算，有关命令如下：

• SUNION key [key ...]：返回所有给定集合的 并集。即存在于任何一个给定集合中的元素。
• SUNIONSTORE destination key [key ...]：将所有给定集合的并集存储在 destination 集合中。
• SINTER key [key ...]：返回所有给定集合的 交集。即存在于所有给定集合中的元素。
• SINTERSTORE destination key [key ...]：将所有给定集合的交集存储在 destination 集合中。
• SDIFF key [key ...]：返回第一个集合与后面所有集合的 差集。即存在于第一个集合但不存在于其他任何集合中的元素。
• SDIFFSTORE destination key [key ...]：将第一个集合与后面所有集合的差集存储在 destination 集合中。

6. ZSet

ZSet 就是 Sorted Set，即有序集合，在每个集合元素上，还有一个分数，用于排序，如果分数相同，则按照成员的字典序进行排序。

有关ZSet的命令如下：

• ZADD key [NX|XX] [GT|LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]：将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集合 key 当中。如果某个 member 已经是有序集合的成员，那么它的 score 将被更新为新的 score，并重新调整其在集合中的位置。

  • NX：只在 member 不存在时才添加。
  • XX：只在 member 已经存在时才更新 score。
  • GT：只在新的 score 大于当前 score 时才更新。
  • LT：只在新的 score 小于当前 score 时才更新。
  • CH：当 CH 选项被指定时，ZADD 命令的返回值是新添加的元素数量和被更新的元素数量之和。
  • INCR：将 score 值增加而不是设置。一次只能指定一个 score-member对。

• ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回有序集合 key 中，指定区间内的成员。成员按分数从低到高（升序）排列，下标 0 表示第一个元素，-1 表示最后一个元素。

• ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回有序集合 key 中，指定区间内的成员。成员按分数从高到低（降序）排列。

• ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]：返回有序集合 key 中，所有分数介于 min 和 max 之间的成员（闭区间），成员按分数从低到高排列。

  参数说明：

  • min 和 max 可以是数字，表示闭区间。
  • (- 表示负无穷大，+inf 表示正无穷大。
  • ( 开头表示开区间（不包含边界值），例如 (10 表示大于10，(1 (10表示大于1小于10。
  • WITHSCORES：同时返回成员的分数。
  • LIMIT offset count：限制返回结果的数量，类似于 SQL 的 LIMIT。

• ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]：返回有序集合 key 中，所有分数介于 max 和 min 之间的成员（闭区间）。成员按分数从高到低排列。注意 max 在 min 之前。

• ZRANK key member：返回 member 在有序集合 key 中的排名（rank）。排名从 0 开始，分数最小的成员排名为 0。

• ZREVRANK key member：返回 member 在有序集合 key 中的逆序排名。逆序排名从 0 开始，分数最大的成员排名为 0。

• ZSCORE key member：返回有序集合 key 中，member 元素的分数。

• ZCARD key：返回有序集合 key 的元素数量。

• ZCOUNT key min max：返回有序集合 key 中，分数在 min 和 max 之间的成员数量。

• ZREM key member [member ...]：移除有序集合 key 中的一个或多个 member 元素。不存在的 member 元素将被忽略。

• ZREMRANGEBYSCORE key min max：移除有序集合 key 中，分数在 min 和 max 之间的所有成员。

• ZREMRANGEBYRANK key start stop：移除有序集合 key 中，给定排名区间（从 0 开始）的所有成员。排名按分数从低到高。

• ZINCRBY key increment member：为有序集合 key 的 member 成员的 score 值加上 increment。

ZSet同样支持集合运算，结果也是ZSet。

ZSet的应用场景

• 排行榜： 游戏积分榜、网站活跃用户榜、商品销售榜等。分数代表积分/活跃度/销量，成员代表玩家/用户/商品。
• 按时间排序的事件流： 博客文章、微博、新闻等，以时间戳作为分数进行排序。
• 带权重的任务队列： 任务以优先级作为分数。

7. Bitmap

Redis 中的 Bitmap (位图) 并不是一种独立的数据结构，而是 基于 String 数据类型 提供的，由于String数据类型最多可容纳512M数据，所以Bitmap也是512M，共$2^{32}$个二进制位。

Bitmap可以看作是二进制位数组，每个元素只能为0或1，用来表示状态。

常用操作命令如下：

• SETBIT key offset value：将指定 key 的 offset 处的值设置为 value (0 或 1)。如果 key 不存在，它会自动创建一个新的字符串，并根据 offset 自动扩容。

• GETBIT key offset：获取指定 key 的 offset 处的值。

• BITCOUNT key [start end [BYTE | BIT]]： 统计 key 中值为 1 的位的数量。start 和 end 参数可以指定统计的字节范围，可以指定以字节或以位为维度统计。

• BITOP operation destkey key [key ...]：对一个或多个 key 进行位运算（AND, OR, XOR, NOT），并将结果存储在 destkey 中。

  operation 支持：

  • AND：按位与
  • OR：按位或
  • XOR：按位异或
  • NOT：按位非 (只能对一个 key 进行操作)

• BITPOS key bit [start [end [BYTE | BIT]]]：查找 key 中第一个设置为 bit (0 或 1) 的位的位置。start 和 end 可以指定搜索的字节范围。

Bitmap常见使用场景：

• 用户在线状态：

  • key 可以是 online_users。
  • offset 是用户 ID。
  • value 为 1 表示在线，0 表示离线。
  • SETBIT online_users 10086 1：用户 10086 上线。
  • GETBIT online_users 10086：查询用户 10086 是否在线。
  • BITCOUNT online_users：统计当前在线用户总数。

• 用户签到/打卡记录：

  • key 可以是 daily_signin:yyyyMMdd (例如 daily_signin:20250605)。

  • offset 是用户 ID。

  • value 为 1 表示已签到，0 表示未签到。

  • SETBIT daily_signin:20250605 12345 1：用户 12345 在 6月5日签到。

  • GETBIT daily_signin:20250605 12345：查询用户 12345 在 6月5日是否签到。

  • 可以使用BITOP和BITCOUNT统计连续两天签到的人数：

    

8. HyperLogLog

Redis 的 HyperLogLog (HLL) 是一种用于 基数计数（Cardinality Counting） 的概率型数据结构。

基数计数 简单来说就是统计一个集合中 不重复元素的数量，例如：

• 一个网站的独立访客数（UV）。
• 一个视频的独立观看用户数。
• 搜索引擎中查询关键词的独立用户数。
• 应用程序中日志的独立 IP 数。

HyperLogLog 的核心优势在于：

• 极度节省内存： 无论要统计的元素数量有多大（十亿、百亿甚至更多），HyperLogLog 所占用的内存都是固定的，最多使用 12 KB 。
• 误差可控： 它是一种概率型算法，因此计算结果会存在一定的误差，但这个误差非常小，通常在 0.81% 左右。对于大多数需要大规模去重计数的场景，这个误差是完全可以接受的。

关于HLL的操作命令如下：

• PFADD key element [element ...]：将一个或多个元素添加到 HyperLogLog 结构中。
• PFCOUNT key [key ...]：返回一个或多个 HyperLogLog 的估算基数（合并后的基数）。
• PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...]：将一个或多个 HyperLogLog 合并到一个新的 HyperLogLog 中，合并后的 HyperLogLog 的基数将是所有源 HyperLogLog 的并集。

HLL 是String类型的：

9. Geospatial

Geospatial允许存储地理坐标信息（经度、纬度），并基于这些信息进行高效的地理空间查询。

Geospatial 功能是基于 Sorted Set 实现的，它将经纬度信息编码成一个 GeoHash 字符串，然后作为 Sorted Set 的成员，GeoHash 的值作为 Sorted Set 的分数。这样就可以利用 Sorted Set 的范围查询能力来实现地理空间查询。

有关Geospatial的命令如下：

• GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]：将一个或多个地理空间位置（经度、纬度、成员名称）添加到指定的 key（地理空间集合）中。

  longitude：经度，有效范围是 $[-180,180]$。

  latitude：纬度，有效范围是 $[-90,90]$。

  经度的有效范围是[-180, 180]，0度为本初子午线，东经为正，西经为负；纬度的有效范围是[-90, 90]，赤道为0度，南纬为负，北纬为正。

  member：成员名称，通常是地理位置的唯一标识符（例如，地点的 ID、商店名称等）。

  例如：

  

• GEOPOS key member [member ...]：获取一个或多个成员的经度、纬度坐标。

  

• GEODIST key member1 member2 [M | KM | FT | MI]：计算两个成员之间的直线距离。可选单位为米（M）、千米（KM）、英尺（FT）和英里（MI）。

• GEOHASH key member [member ...]：返回成员经纬度的Hash表示。

• GEOSEARCH：用来地理位置查询，完整命令如下

  GEOSEARCH key 
  	<FROMMEMBER member | FROMLONLAT longitude latitude>
    <BYRADIUS radius <M | KM | FT | MI> | BYBOX width height <M | KM | FT | MI>> 
    [ASC | DESC] [COUNT count [ANY]] 
    [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH]

  key (必选)：指定要查询的地理空间集合的键名。

  FROM 子句 (必选，二选一)：定义查询的中心点来源。

  • FROMMEMBER member：

    • 以集合中已有的一个 member 的位置作为查询的中心点。
    • 示例：FROMMEMBER "beijing"

  • FROMLONLAT longitude latitude：

    • 以给定的经纬度 longitude latitude 作为查询的中心点。
    • 示例：FROMLONLAT 121.5654 25.0330

  BY 子句 (必选，二选一)：定义查询的形状和大小。

  • BYRADIUS radius m|km|ft|mi：

    • 查询一个圆形区域内的成员。
    • radius：半径数值。
    • m|km|ft|mi：半径的单位（米、千米、英尺、英里）。
    • 示例：BYRADIUS 50 km (50公里半径的圆形区域)

  • BYBOX width height m|km|ft|mi：

    • 查询一个矩形区域内的成员。
    • width：矩形的宽度（东西方向的距离）。
    • height：矩形的高度（南北方向的距离）。
    • m|km|ft|mi：宽和高的单位。
    • 注意： 这个矩形是轴对齐的，即边与经纬线平行。
    • 示例：BYBOX 100 100 km (边长 100 公里的正方形区域)

  ORDER 子句 (可选)：定义结果的排序方式，如果不指定，则返回顺序是不确定的。

  • ASC：按距离中心点由近及远升序排序。
  • DESC：按距离中心点由远及近降序排序。

  COUNT 子句（可选）：限制返回结果的数量。

  WITH 子句 (可选，可组合)：定义返回结果中包含的额外信息。

  • WITHCOORD：同时返回找到成员的经度、纬度坐标。
  • WITHDIST：同时返回找到成员与中心点的距离。
  • WITHHASH：同时返回找到成员的 GeoHash 整数编码值。

10. 其他

Stream：在Redis中实现消息队列的数据结构。