Redis - 字符串

Redis - 现代字符串操作

Redis 字符串是最简单的数据类型，但它们功能强大且用途广泛。它们是二进制安全的，这意味着一个字符串值可以容纳任何类型的数据，从 UTF-8 字符串到 JPEG 图像或序列化对象，最大可达 512MB。本节将介绍 Redis 中管理字符串值的现代命令和最佳实践。

1. 核心命令：SET、GET 和过期设置

基本操作包括设置值、检索值以及管理其生命周期。现代 Redis 为了提高效率，将许多选项集中到 SET 命令中。

现代 SET 命令

与 SETEX 或 SETNX 等独立命令不同，现代 SET 命令包含的选项可以在一个单独的、原子性的操作中处理这些情况，从而减少网络延迟。

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

• EX seconds：设置以秒为单位的过期时间。
• PX milliseconds：设置以毫秒为单位的过期时间。
• NX：仅在键不存在时设置键。
• XX：仅在键已存在时设置键。
• GET：返回键的旧值，如果键不存在则返回 nil。

示例：缓存 API 响应

# 设置用户会话数据，1 小时（3600 秒）后过期
> SET session:user:123 "{...user data...}" EX 3600
OK

# 尝试仅在用户名未被占用时设置
> SET username:jane_doe "unique_user_id_123" NX
OK  # 成功，因为键是新的

> SET username:jane_doe "another_id_456" NX
(nil) # 失败，因为键已存在

# 检索值
> GET session:user:123
"{...user data...}"

2. 原子计数器和数值操作

Redis 提供了用于递增或递减整数和浮点值的原子命令。‘原子性’意味着操作在不中断的情况下完全完成，这对于防止并发应用中的竞态条件（race conditions）至关重要（例如，多个客户端尝试更新同一个计数器）。

• INCR key：将键的整数值递增 1。
• DECR key：将键的整数值递减 1。
• INCRBY key increment：将整数值递增给定数量。
• DECRBY key decrement：将整数值递减给定数量。
• INCRBYFLOAT key increment：将浮点值递增给定数量。

示例：API 端点限流

# 用户发起请求。增加其请求计数器。
> INCR api_limit:user:123:minute
(integer) 1

# 首次对键设置过期时间，以便在一分钟后重置计数
> EXPIRE api_limit:user:123:minute 60
(integer) 1

# 更好的原子性实现方式是在事务或 Lua 脚本中使用 SET 和 INCR。

# 同一用户的另一个请求
> INCR api_limit:user:123:minute
(integer) 2

# 检查当前计数
> GET api_limit:user:123:minute
"2"

3. 批量操作

为减少网络往返（network round-trips），请使用 MSET 和 MGET 一次性设置或获取多个键。MSETNX 是一个变体，仅当所有键都不存在时才设置它们。

> MSET user:1:name "Alice" user:2:name "Bob" user:1:plan "premium"
OK

> MGET user:1:name user:2:name user:3:name
1) "Alice"
2) "Bob"
3) (nil) # user:3:name 未设置

4. 位级操作（位图）

位图允许你将字符串视为一个位数组。这对于追踪大量实体（entity）的布尔信息（例如，活跃/非活跃）来说，内存效率极高。

• SETBIT key offset value：在 offset 处设置或清除位（0 或 1）。
• GETBIT key offset：返回 offset 处的位。
• BITCOUNT key [start end]：计算设置位（1）的数量。
• BITPOS key bit [start end]：查找第一个设置为 0 或 1 的位。

示例：追踪每日活跃用户

# ID 为 5 的用户在 2023-10-27 登录
> SETBIT daily_active_users:2023-10-27 5 1
(integer) 0 # 该位之前为 0

# 用户 100 也登录
> SETBIT daily_active_users:2023-10-27 100 1
(integer) 0

# 用户 5 今天是否登录？
> GETBIT daily_active_users:2023-10-27 5
(integer) 1

# 今天有多少独立用户登录？
> BITCOUNT daily_active_users:2023-10-27
(integer) 2

5. 高级原子操作

这些命令在一个原子步骤中执行操作并检索值。

• GETSET key value：设置新值并返回旧值。适用于轮换密钥（secrets）或令牌（tokens）等场景。
• GETDEL key：检索键的值，然后将其删除。非常适合实现可靠的、一次性使用的消息队列或锁。
• APPEND key value：将值追加到字符串的末尾。返回字符串的新长度。

示例：处理任务

# 任务存储在一个临时键中
> SET task:job:987 "Process video upload"
OK

# 一个工作进程原子性地获取任务详情并删除该键
# 这确保没有其他工作进程能获取到相同的任务。
> GETDEL task:job:987
"Process video upload"

最佳实践与常见用例

• 键命名： 使用清晰、分层的命名约定，例如 object:id:field（如 user:1001:profile_pic）。这能提高可读性并防止键冲突（key collisions）。
• 缓存： 存储 API 响应、渲染后的 HTML 片段或复杂的计算结果。始终使用 EX 设置过期时间，以防止数据过期或陈旧（stale data）。
• 会话存储： 存储用户会话数据。EX 选项非常适合在用户不活跃一段时间后自动登出用户。
• 限流： 在带有 EX 的键上使用 INCR 来跟踪时间窗口内的操作。
• 功能开关： 一个简单的 GET feature:new_dashboard:enabled 命令可以判断某个功能对用户或用户组是否启用。
• 避免大型负载： 尽管字符串可以容纳 512MB，但这通常是一种反模式（anti-pattern）。存储大型 JSON 文档最好通过 Redis 的原生 JSON 数据类型（RedisJSON 模块）或将数据拆分为 Redis 散列（Hash）来处理。