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title: "02-Redis 核心数据结构与命令"
created: 2026-08-31
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  - 项目筑基
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# Redis 核心数据结构与命令

> Redis 系统讲解第一篇：把五大类型的命令**讲全**，再补上"01 路线篇"没展开的键设计与底层编码对应关系。01 篇是"高频命令体感"，这一篇是"全景地图"——忘了哪个命令，先来这里查。

## 键设计：先定规范再写代码

Redis 只有 key-value 两层，**业务语义全靠 key 的命名约定**：

```text
业务域:对象:ID:字段     —— 冒号分层是社区通用惯例
user:1:profile          # 用户 1 的资料（Hash）
order:202608:count      # 8 月订单计数（String/INCR）
sign:user:1:202608      # 用户 1 的 8 月签到（Bitmap）
```

三条红线：

- **key 别太长也别太短**：太长占内存（key 本身也是数据），太短没语义。100 字节以内为佳。
- **警惕大 key**：单个 value 太大（如一个 10 万元素的 List、几 MB 的 String）——读写阻塞单线程、删除卡顿（用 `UNLINK` 异步删代替 `DEL`）、迁移卡顿。发现手段：`redis-cli --bigkeys`。
- **警惕热 key**：某个 key 被疯狂访问（秒杀商品）——单线程模型下它是瓶颈。解法：本地缓存兜一层、key 加随机后缀拆多份。

## String：最全命令与场景

| 命令 | 作用 | 场景备注 |
| --- | --- | --- |
| `SET key val [EX 秒] [NX\|XX] [KEEPTTL]` | 写入 | NX=不存在才写；XX=存在才写；KEEPTTL 保留原 TTL |
| `GET` / `MGET` / `MSET` | 读 / 批量读 / 批量写 | MGET 一次网络往返拿 N 个，比循环 GET 快 |
| `INCR` / `INCRBY` / `INCRBYFLOAT` | 原子自增 | 计数器、限流、分布式 id 雏形 |
| `APPEND` / `STRLEN` | 追加 / 长度 | value 是字符串语义时用 |
| `SETNX` | 不存在才写 | 老式锁写法，已被 `SET NX EX` 取代 |
| `GETRANGE` / `SETRANGE` | 读子串 / 覆写子串 | 偏移量操作 |

**注意**：Redis 的 String 是**二进制安全**的——存图片字节、序列化后的 JSON 都行，上限 512MB。

**Hash**

```bash
HSET user:1 name "张三" age 21          # 多 field 一次写
HGET / HMGET / HGETALL                   # 单取 / 多取 / 全取
HDEL field / HKEYS / HVALS / HLEN        # 删 field / 全部 field / 全部 value / 长度
HINCRBY user:1 age 1                     # field 级原子自增——对象内计数很顺手
```

场景：对象缓存（比整个 JSON 塞 String 好改单字段）、购物车（field=商品 id，value=数量）。

**List**

```bash
LPUSH / RPUSH / LPOP / RPOP              # 双端进出
LRANGE key 0 -1                          # 全量；负数下标从尾数
LLEN / LINDEX / LSET / LTRIM             # 长度 / 按下标取 / 按下标赋值 / 修剪保长度
BLPOP / BRPOP key 5                      # 阻塞弹出，5 秒等不到才放弃
```

场景：最新消息列表（LTRIM 保留前 N 条=固定窗口）、简单队列。

**Set**

```bash
SADD / SREM / SISMEMBER / SCARD          # 增 / 删 / 判存 / 计数
SMEMBERS                                 # 全部成员——大集合慎用，用 SSCAN 渐进
SINTER / SUNION / SDIFF                  # 交 / 并 / 差（共同关注、推荐）
SRANDMEMBER / SPOP                       # 随机看不取 / 随机弹出
```

**ZSet**

```bash
ZADD rank 95 "张三"                      # score member
ZINCRBY / ZSCORE / ZCARD                 # 加分 / 查分 / 总数
ZREVRANGE rank 0 9 WITHSCORES            # 排行榜 top10
ZRANK / ZREVRANK                         # 正序 / 逆序排名
ZRANGEBYSCORE rank 90 (100 WITHSCORES    # 区间查询，( 表示开区间
ZREMRANGEBYSCORE rank -inf 60            # 删 60 分以下（定期清理老数据常用）
```

ZSet 是 Redis 最"值钱"的结构：排行榜、延迟队列（score 存执行时间戳）、滑动窗口限流都靠它。

## 通用命令与键管理

```bash
SCAN 0 MATCH user:* COUNT 100            # 渐进遍历，生产唯一正确姿势
EXPIRE / PEXPIRE / TTL / PTTL            # 秒级 / 毫秒级过期与查看
PERSIST key                              # 去掉 TTL
OBJECT ENCODING key                      # 看底层编码（见下表）
TYPE key                                 # 看类型
RANDOMKEY / DBSIZE / FLUSHDB             # 随机 key / 库大小 / 清库
```

## type 与 encoding：同一类型多种底层实现

`TYPE` 是对外逻辑类型，`OBJECT ENCODING` 是底层真实结构——**Redis 会按数据大小自动切换编码**，这是它省内存的秘诀之一：

| TYPE | 小数据编码 | 大数据编码 |
| --- | --- | --- |
| string | int（整数）/ embstr（短字符串） | raw（长字符串） |
| hash | listpack（field 少且短） | hashtable |
| list | listpack | quicklist（双向链表套 listpack） |
| set | intset（全整数时） | listpack / hashtable |
| zset | listpack | skiplist + dict 双结构 |

> 💡 阈值由配置里的 `*-max-listpack-entries / *-max-listpack-value` 控制。记忆钩子：**Redis 总是先用紧凑结构省内存，超阈值自动升级**——理解这一点，"为什么我的 hash 存了 130 个字段变慢"这类问题就有了方向。

## 键过期与淘汰的完整图景

- 过期删除：**惰性删除**（访问时检查）+ **定期删除**（后台抽样清理）组合
- 内存淘汰：内存达到 `maxmemory` 后按 `maxmemory-policy` 淘汰——noeviction（默认，写报错）/ allkeys-lru / volatile-lru / allkeys-lfu / volatile-lfu / allkeys-random / volatile-random / volatile-ttl
- 我的选择锚点：纯缓存选 `allkeys-lru`（或热点更集中的 `allkeys-lfu`）；key 里混着"不能丢"的数据才用 `volatile-*`（只淘汰带 TTL 的）

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