08-27-周三_17-09-29

数据库/Redis_2025/04_Redis基本命令.md

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+# Redis 基本命令
+
+Redis 提供了丰富的命令来管理键、数据库、事务和脚本。掌握这些基本命令是高效使用 Redis 的基础。
+
+## 键操作命令
+
+### 键的命名规范
+
+良好的键命名规范是 Redis 应用的重要基础，有助于提高可维护性和性能。
+
+**推荐的命名规范：**
+
+1. **使用冒号分隔层级**
+   ```shell
+   user:1001:profile
+   product:category:electronics
+   cache:query:user_list
+   session:web:abc123
+   ```
+
+2. **使用有意义的前缀**
+   ```shell
+   # 按功能分类
+   cache:*     # 缓存数据
+   session:*   # 会话数据
+   config:*    # 配置信息
+   temp:*      # 临时数据
+   
+   # 按业务分类
+   user:*      # 用户相关
+   order:*     # 订单相关
+   product:*   # 商品相关
+   ```
+
+3. **避免特殊字符**
+   ```shell
+   # 推荐
+   user:1001:name
+   article:2023:01:15
+   
+   # 不推荐
+   user 1001 name
+   article@2023#01#15
+   ```
+
+4. **保持一致性**
+   ```shell
+   # 统一使用小写
+   user:profile:name
+   user:profile:email
+   
+   # 统一日期格式
+   log:2024:01:15
+   report:2024:01:15
+   ```
+
+### 键的查询和遍历
+
+**基本查询命令**
+
+```shell
+# 检查键是否存在
+# 用法：EXISTS key [key ...]
+EXISTS user:1001
+EXISTS user:1001 user:1002 user:1003  # 返回存在的键数量
+
+# 获取键的类型
+# 用法：TYPE key
+TYPE user:1001          # 返回 hash
+TYPE user:tags          # 返回 set
+TYPE message_queue      # 返回 list
+
+# 获取键的编码方式
+# 用法：OBJECT ENCODING key
+OBJECT ENCODING user:1001
+OBJECT ENCODING counter
+
+# 获取键的空闲时间（秒）
+# 用法：OBJECT IDLETIME key
+# 注意：返回值为键的空闲时间，单位为秒。
+OBJECT IDLETIME user:1001
+
+# 获取键的引用计数
+# 用法：OBJECT REFCOUNT key
+# 注意：返回值为键的引用计数，单位为秒。
+OBJECT REFCOUNT user:1001
+```
+
+**模式匹配查询**
+
+```shell
+# 查找匹配模式的键（谨慎使用）
+# 用法：KEYS pattern
+KEYS user:*             # 查找所有用户相关的键
+KEYS cache:*            # 查找所有缓存键
+KEYS *:1001:*           # 查找包含1001的键
+KEYS user:100?          # ?匹配单个字符
+KEYS user:[12]*         # []匹配字符集合
+
+# 更安全的遍历方式（推荐）
+# 用法：SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] [TYPE type]
+SCAN 0 MATCH user:* COUNT 10
+SCAN 0 MATCH cache:* COUNT 20
+SCAN 0 TYPE string COUNT 10
+
+# 示例：安全遍历所有用户键
+redis-cli --scan --pattern "user:*"
+```
+
+**随机获取键**
+
+```shell
+# 随机返回一个键
+# 用法：RANDOMKEY
+
+# 示例：随机获取键进行采样
+RANDOMKEY
+RANDOMKEY
+RANDOMKEY
+```
+
+### 键的过期设置
+
+Redis 支持为键设置过期时间，这是内存管理和缓存实现的重要功能。
+
+**设置过期时间**
+
+```shell
+# 设置键的过期时间（秒）
+# 用法：EXPIRE key seconds
+EXPIRE user:1001 3600   # 1小时后过期
+EXPIRE temp_data 300    # 5分钟后过期
+
+# 设置键的过期时间（毫秒）
+# 用法：PEXPIRE key milliseconds
+PEXPIRE temp_data 30000  # 30秒后过期
+
+# 设置键的过期时间戳（秒）
+# 用法：EXPIREAT key timestamp
+EXPIREAT temp_data 1705123200  # 指定时间戳过期
+
+# 设置键的过期时间戳（毫秒）
+# 用法：PEXPIREAT key milliseconds-timestamp    
+PEXPIREAT temp_data 1705123200000
+
+# 创建键时同时设置过期时间
+# 用法：SETEX key seconds value
+SETEX key seconds value
+SETEX session:abc123 3600 "user_data"
+
+# 创建键时同时设置过期时间（毫秒）
+# 用法：PSETEX key milliseconds value
+PSETEX session:def456 3600000 "user_data"
+```
+
+**查询过期时间**
+
+```shell
+# 获取键的剩余生存时间（秒）
+# 用法：TTL key
+TTL session:abc123      # 返回剩余秒数，-1表示永不过期，-2表示不存在
+
+# 获取键的剩余生存时间（毫秒）
+# 用法：PTTL key
+PTTL session:abc123     # 返回剩余毫秒数
+
+# 示例：检查多个键的过期时间
+SETEX key1 100 "value1"
+SETEX key2 200 "value2"
+SET key3 "value3"       # 永不过期
+TTL key1
+TTL key2
+TTL key3
+```
+
+**移除过期时间**    
+
+```shell
+# 移除键的过期时间，使其永久存在
+# 用法：PERSIST key
+PERSIST session:abc123
+SETEX temp_key 300 "临时数据"
+TTL temp_key            # 查看过期时间
+PERSIST temp_key        # 移除过期时间
+TTL temp_key            # 返回-1，表示永不过期
+```
+
+### 键的删除和重命名
+
+**删除键**
+
+```shell
+# 删除一个或多个键
+# 用法：DEL key [key ...]
+DEL user:1001
+DEL cache:query1 cache:query2 cache:query3
+
+# 异步删除键（适用于大键）
+# 用法：UNLINK key [key ...]
+UNLINK large_list large_set large_hash
+
+# 删除所有键（危险操作）
+FLUSHDB             # 删除当前数据库所有键
+FLUSHALL            # 删除所有数据库所有键
+```
+
+**重命名键**
+
+```shell
+# 重命名键
+# 用法：RENAME key newkey
+RENAME user:1001 user:1002
+SET old_name "value"
+RENAME old_name new_name
+GET new_name
+
+# 仅当新键不存在时重命名
+# 用法：RENAMENX key newkey
+RENAMENX source_key target_key  # 成功返回1
+RENAMENX source_key target_key  # 失败返回0（target_key已存在）
+```
+
+## 数据库操作
+
+### 多数据库概念
+
+Redis 支持多个数据库，默认有16个数据库（编号0-15），可以通过配置文件修改数量。
+
+**数据库特点：**
+- 每个数据库都是独立的键空间
+- 不同数据库间的键名可以相同
+- 默认连接到数据库0
+- 数据库间不支持关联查询
+
+**使用场景：**
+- 区分不同环境（开发、测试、生产）
+- 分离不同类型的数据
+- 临时数据隔离
+
+### 数据库切换
+
+```shell
+# 切换到指定数据库
+# 用法：SELECT index
+SELECT 0    # 切换到数据库0
+SELECT 1    # 切换到数据库1
+SELECT 15   # 切换到数据库15
+
+# 示例：在不同数据库中存储数据
+SELECT 0
+SET app:env "production"
+SET app:version "1.0.0"
+
+SELECT 1
+SET app:env "development"
+SET app:version "1.1.0-dev"
+
+SELECT 2
+SET temp:data "临时测试数据"
+
+# 验证数据隔离
+SELECT 0
+GET app:env     # 返回 "production"
+
+SELECT 1
+GET app:env     # 返回 "development"
+```
+
+### 数据库清空
+
+```shell
+# 清空当前数据库
+FLUSHDB
+
+# 异步清空当前数据库
+FLUSHDB ASYNC
+
+# 清空所有数据库
+FLUSHALL
+
+# 异步清空所有数据库
+FLUSHALL ASYNC
+
+# 示例：安全的数据库清理
+SELECT 15       # 切换到测试数据库
+SET test:key "test_value"
+DBSIZE          # 查看键数量
+FLUSHDB         # 清空测试数据库
+DBSIZE          # 确认清空结果
+```
+
+### 数据库信息查看
+
+```shell
+# 获取当前数据库键的数量
+DBSIZE
+
+# 获取服务器信息
+INFO [section]
+INFO            # 获取所有信息
+INFO server     # 服务器信息
+INFO clients    # 客户端信息
+INFO memory     # 内存信息
+INFO keyspace   # 键空间信息
+
+# 获取配置信息
+CONFIG GET parameter
+CONFIG GET databases    # 查看数据库数量配置
+CONFIG GET maxmemory    # 查看最大内存配置
+
+# 示例：查看各数据库使用情况
+INFO keyspace
+# 输出示例：
+# db0:keys=100,expires=10,avg_ttl=3600000
+# db1:keys=50,expires=5,avg_ttl=1800000
+```
+
+## 事务操作
+
+### 事务的概念
+
+Redis 事务是一组命令的集合，这些命令会被顺序执行，具有以下特点：
+
+**事务特性：**
+- **原子性**：事务中的命令要么全部执行，要么全部不执行
+- **一致性**：事务执行前后，数据保持一致状态
+- **隔离性**：事务执行过程中不会被其他命令干扰
+- **持久性**：事务执行结果会被持久化（如果启用了持久化）
+
+**Redis 事务限制：**
+- 不支持回滚
+- 命令错误不会影响其他命令执行
+- 不支持嵌套事务
+
+### MULTI/EXEC 命令
+
+**基本事务操作**
+
+```shell
+# 开始事务
+MULTI
+
+# 添加命令到事务队列
+SET account:1001:balance 1000
+SET account:1002:balance 500
+DECRBY account:1001:balance 100
+INCRBY account:1002:balance 100
+
+# 执行事务
+EXEC
+
+# 取消事务
+# DISCARD
+```
+
+**完整事务示例**
+
+```shell
+# 银行转账事务示例
+MULTI
+GET account:1001:balance    # 检查余额
+DECRBY account:1001:balance 100
+INCRBY account:1002:balance 100
+SET transfer:log "1001->1002:100"
+EXEC
+
+# 批量用户创建事务
+MULTI
+HMSET user:2001 name "用户A" email "usera@example.com" status "active"
+HMSET user:2002 name "用户B" email "userb@example.com" status "active"
+SADD active_users "user:2001" "user:2002"
+INCR total_users
+EXEC
+```
+
+**事务错误处理**
+
+```shell
+# 语法错误示例（事务不会执行）
+MULTI
+SET key1 value1
+INVALID_COMMAND     # 语法错误
+SET key2 value2
+EXEC                # 返回错误，事务不执行
+
+# 运行时错误示例（其他命令仍会执行）
+MULTI
+SET string_key "hello"
+LPUSH string_key "world"  # 类型错误，但不影响其他命令
+SET another_key "value"
+EXEC                # 部分命令执行成功
+```
+
+### WATCH 命令
+
+WATCH 命令用于实现乐观锁，监视键的变化。
+
+**基本用法**
+
+```shell
+# 监视键
+WATCH key [key ...]
+WATCH account:1001:balance account:1002:balance
+
+# 开始事务
+MULTI
+DECRBY account:1001:balance 100
+INCRBY account:1002:balance 100
+EXEC    # 如果被监视的键发生变化，事务不会执行
+
+# 取消监视
+UNWATCH
+```
+
+**乐观锁实现**
+
+```shell
+# 实现安全的计数器增加
+WATCH counter
+val=$(redis-cli GET counter)
+if [ "$val" -lt 100 ]; then
+    redis-cli MULTI
+    redis-cli INCR counter
+    redis-cli EXEC
+else
+    redis-cli UNWATCH
+    echo "计数器已达到上限"
+fi
+```
+
+**复杂事务示例**
+
+```shell
+# 库存扣减事务（防止超卖）
+WATCH product:1001:stock
+stock=$(redis-cli GET product:1001:stock)
+if [ "$stock" -ge 1 ]; then
+    redis-cli MULTI
+    redis-cli DECR product:1001:stock
+    redis-cli LPUSH order:queue "order:$(date +%s)"
+    redis-cli INCR sales:total
+    result=$(redis-cli EXEC)
+    if [ "$result" != "" ]; then
+        echo "购买成功"
+    else
+        echo "购买失败，请重试"
+    fi
+else
+    redis-cli UNWATCH
+    echo "库存不足"
+fi
+```
+
+### 事务的特性和限制
+
+**事务特性验证**
+
+```shell
+# 原子性验证
+SET test:atomic "initial"
+MULTI
+SET test:atomic "step1"
+SET test:atomic "step2"
+SET test:atomic "final"
+EXEC
+GET test:atomic     # 返回 "final"
+
+# 隔离性验证（在事务执行期间，其他客户端的命令不会干扰）
+# 客户端1：
+MULTI
+SET test:isolation "value1"
+# 暂停，不执行EXEC
+
+# 客户端2：
+SET test:isolation "value2"  # 这个命令会立即执行
+
+# 客户端1继续：
+EXEC
+GET test:isolation  # 返回 "value1"（事务中的值覆盖了客户端2的修改）
+```
+
+**事务限制示例**
+
+```shell
+# 无回滚特性
+SET balance 1000
+MULTI
+DECRBY balance 100      # 成功
+LPUSH balance "error"   # 类型错误，但不影响前面的命令
+DECRBY balance 50       # 成功
+EXEC
+GET balance             # 返回 "850"（前面和后面的命令都执行了）
+
+# 条件执行限制（Redis事务不支持if-else逻辑）
+# 需要在应用层实现条件判断
+balance=$(redis-cli GET account:balance)
+if [ "$balance" -gt 100 ]; then
+    redis-cli MULTI
+    redis-cli DECRBY account:balance 100
+    redis-cli SET last:transaction "withdraw:100"
+    redis-cli EXEC
+else
+    echo "余额不足"
+fi
+```
+
+## 脚本操作
+
+### Lua 脚本简介
+
+Redis 内嵌了 Lua 解释器，支持执行 Lua 脚本。Lua 脚本的优势：
+
+**主要优势：**
+- **原子性**：脚本执行过程中不会被其他命令干扰
+- **减少网络开销**：多个命令在服务器端执行
+- **复杂逻辑**：支持条件判断、循环等复杂逻辑
+- **性能优化**：避免多次网络往返
+
+**使用场景：**
+- 复杂的原子操作
+- 条件判断和循环
+- 批量数据处理
+- 限流算法实现
+- 分布式锁
+
+### EVAL 和 EVALSHA 命令
+
+**EVAL 命令基本用法**
+
+```shell
+# EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
+# script: Lua脚本
+# numkeys: 键的数量
+# key: 键名
+# arg: 参数
+
+# 简单示例：设置键值并返回
+EVAL "return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])" 1 mykey myvalue
+
+# 获取并增加计数器
+EVAL "local val = redis.call('GET', KEYS[1]) or 0; return redis.call('INCR', KEYS[1])" 1 counter
+
+# 条件设置（仅当键不存在时设置）
+EVAL "if redis.call('EXISTS', KEYS[1]) == 0 then return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1]) else return nil end" 1 newkey newvalue
+```
+
+
+**EVALSHA 命令**
+
+```shell
+# 加载脚本并获取SHA1值
+SCRIPT LOAD "return redis.call('GET', KEYS[1])"
+# 返回："6b1bf486c81ceb7edf3c093f4c48582e38c0e791"
+
+# 使用SHA1值执行脚本
+EVALSHA 6b1bf486c81ceb7edf3c093f4c48582e38c0e791 1 mykey
+
+# 检查脚本是否存在
+SCRIPT EXISTS sha1 [sha1 ...]
+SCRIPT EXISTS 6b1bf486c81ceb7edf3c093f4c48582e38c0e791
+
+# 清除脚本缓存
+SCRIPT FLUSH
+
+# 杀死正在执行的脚本
+SCRIPT KILL
+```
+
+### 脚本缓存
+
+Redis 会缓存已执行的脚本，提高重复执行的性能。
+
+```shell
+# 预加载常用脚本
+incr_script_sha=$(redis-cli SCRIPT LOAD "return redis.call('INCR', KEYS[1])")
+echo "增加计数器脚本SHA: $incr_script_sha"
+
+# 使用缓存的脚本
+redis-cli EVALSHA $incr_script_sha 1 my_counter
+redis-cli EVALSHA $incr_script_sha 1 my_counter
+redis-cli EVALSHA $incr_script_sha 1 my_counter
+
+# 检查脚本缓存状态
+redis-cli SCRIPT EXISTS $incr_script_sha
+
+# 获取脚本缓存统计
+redis-cli INFO memory | grep script
+```
+
+## 实践操作