Featured image of post Redis 进阶
Redis

Redis 进阶

Redis 事务、过期时间、排序、消息通知

Redis 进阶

1. Redis 事务

Redis 中的事务(transaction)是一个单独的操作序列，可以一次执行多个命令，但是这些命令要么全部执行，要么全部不执行。Redis 事务的实现是通过 MULTI、EXEC、DISCARD 和 WATCH 这四个命令来完成的。

1.1 MULTI 使用

MULTI 命令用于开启一个事务，它总是返回 OK。 MULTI 执行之后，客户端可以继续输入多条命令，这些命令不会立即执行，而是被放到一个队列中，当 EXEC 命令被调用时，所有队列中的命令才会被执行。

1
2
3
4

MULTI
SET key1 value1
SET key2 value2
EXEC

1.2 EXEC 使用

EXEC 命令用于执行所有事务块内的命令。如果事务块内的命令全部执行成功，返回事务块内所有命令的返回值，否则返回一个错误。 Redis 保证一个事务中的所有命令都会被执行，不会出现部分执 行的情况。如果在发送EXEC命令之前发生错误，那么事务将被取消，所有命令都不会执行。

1.3 DISCARD 使用

DISCARD 命令用于取消事务，它清空事务队列并且恢复到正常模式。

1.4 WATCH 使用

WATCH 命令用于在事务执行之前监视任意数量的键。如果在事务执行之前这些键被其他命令所改动，那么事务将被打断。

注意： WATCH使用的是乐观锁，不是悲观锁。 那么，乐观锁和悲观锁有什么区别呢？

乐观锁和悲观锁是并发控制的两种策略。悲观锁认为数据会被其他事务修改，因此在对数据进行操作时会锁住数据，直到操作完成。乐观锁认为数据不会被其他事务修改，因此在对数据进行操作时不会锁住数据，只是在更新数据时判断数据是否被其他事务修改过。如果数据没有被修改过，则更新成功；如果数据被修改过，则更新失败。

示例：

1
2
3
4
5
6
7

set key 1
watch key
set key 2
multi
set key 3
exec
get key

输出结果：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16

127.0.0.1:6379> get key
"2"
127.0.0.1:6379>  set key 1
OK
127.0.0.1:6379>   watch key
OK
127.0.0.1:6379>   set key 2
OK
127.0.0.1:6379>   multi
OK
127.0.0.1:6379>   set key 3
QUEUED
127.0.0.1:6379>   exec
(nil)
127.0.0.1:6379> get key
"2"

从上面示例我们可以看出，当某个键被 WATCH 监视后，如果在事务执行之前这个键被其他命令所改动，那么事务将被打断。无法执行事务中的命令，返回nil。

2. Redis 过期时间

Redis 中可以为 key 设置过期时间，当 key 过期时，会自动删除。过期时间可以通过 EXPIRE、PEXPIRE、EXPIREAT、PEXPIREAT 四个命令来设置。

2.1 EXPIRE 使用

EXPIRE 命令用于设置 key 的过期时间，单位为秒。当 key 过期时，会自动删除。

EXPIRE 命令的使用方法为 EXPIRE key seconds，其中 key 为键名，seconds 为过期时间。

例如要让session:342r 60秒后过期，可以使用如下命令：

1
2

SET session:342r 11
EXPIRE session:342r 60

执行上述代码后，我们接着执行GET session:342r命令，会发现返回的是11，说明 key 还存在。但是等待 60 秒后再次执行GET session:342r命令，会发现返回的是(nil)，说明 key 已经过期被删除了。

1
2
3
4
5
6
7
8

127.0.0.1:6379> SET session:342r 11
OK
127.0.0.1:6379> EXPIRE session:342r 60
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GET session:342r
"11"
127.0.0.1:6379> GET session:342r
(nil)

想要知道 key 的剩余过期时间，可以使用 TTL 命令，TTL 命令的使用方法为 TTL key，其中 key 为键名。

1

TTL session:342r

将会返回 key 的剩余过期时间，单位为秒。如果 key 没有设置过期时间，或者 key 已经过期，TTL 命令会返回 -2。如果 key 存在但没有设置过期时间，TTL 命令会返回 -1。

在 Redis 2.6 版本中，无论键不存在还是没有过期时间，都会返回 -2。在 Redis 2.8 版本后，无论键不存在还是没有过期时间，都会返回 -1。

2.2 PERSIST 使用

PERSIST 命令用于移除 key 的过期时间，使 key 永不过期。如果过期时间移除成功，返回 1；如果 key 不存在或者 key 没有设置过期时间，返回 0。

PERSIST 命令的使用方法为 PERSIST key，其中 key 为键名。

1

PERSIST session:342r

2.3 PEXPIRE 使用

PEXPIRE 命令用于设置 key 的过期时间，单位为毫秒。当 key 过期时，会自动删除。

PEXPIRE 命令的使用方法为 PEXPIRE key milliseconds，其中 key 为键名，milliseconds 为过期时间。

例如要让session:342r 60秒后过期，可以使用如下命令：

1
2

SET session:342r 11
PEXPIRE session:342r 60000

2.4 EXPIREAT 使用

EXPIREAT 命令用于设置 key 的过期时间，以 UNIX 时间戳(unix timestamp)格式设置过期时间。当 key 过期时，会自动删除。

EXPIREAT 命令的使用方法为 EXPIREAT key timestamp，其中 key 为键名，timestamp 为过期时间。

例如要让session:342r 60秒后过期，可以使用如下命令：

1
2

SET session:342r 11
EXPIREAT session:342r 1646880000

2.5 PEXPIREAT 使用

PEXPIREAT 命令用于设置 key 的过期时间，以 UNIX 时间戳(unix timestamp)格式设置过期时间，单位为毫秒。当 key 过期时，会自动删除。

PEXPIREAT 命令的使用方法为 PEXPIREAT key timestamp，其中 key 为键名，timestamp 为过期时间。

例如要让session:342r 60秒后过期，可以使用如下命令：

1
2

SET session:342r 11
PEXPIREAT session:342r 1646880000000

2.6 设置过期时间的注意事项

  1. 如果 key 已经设置了过期时间，再次设置过期时间会覆盖之前的过期时间。

  2. 如果 key 已经过期，再次设置过期时间不会生效，key 会立即被删除。

  3. 如果 key 已经设置了过期时间，再次设置过期时间时，过期时间的单位不同，会覆盖之前的过期时间。

2.7 过期时间的应用场景

  1. 缓存数据：可以为缓存数据设置过期时间，当数据过期时，自动删除。

    • 比如要设置一个缓存数据为 5 分钟，可以使用如下命令：
    1
2

    SET cache:342r 11
EXPIRE cache:342r 300
    • 代码解释：
      • SET cache:342r 11：设置 cache:342r 键的值为 11。
      • EXPIRE cache:342r 300：设置 cache:342r 键的过期时间为 300 秒。

  2. 会话管理：可以为会话设置过期时间，当会话过期时，自动删除。

    • 比如要设置一个会话为 30 分钟，可以使用如下命令：
    1
2

    SET session:342r 11
EXPIRE session:342r 1800
    • 代码解释：
      • SET session:342r 11：设置 session:342r 键的值为 11。
      • EXPIRE session:342r 1800：设置 session:342r 键的过期时间为 1800 秒。

  3. 验证码：可以为验证码设置过期时间，当验证码过期时，自动删除。

    • 比如要设置一个验证码为 5 分钟，可以使用如下命令：
    1
2

    SET code:342r 123456
EXPIRE code:342r 300
    • 代码解释：
      • SET code:342r 123456：设置 code:342r 键的值为 123456。
      • EXPIRE code:342r 300：设置 code:342r 键的过期时间为 300 秒。

  4. 限流：可以为限流的 key 设置过期时间，当限流的 key 过期时，自动删除。

    • 比如要限制用户每分钟访问100个网页，思路是对每个用户使用一个名为rate.limiting:ip的字符串类型键，每次访问网页时，对这个键进行自增操作，如果自增后的值大于100，就拒绝访问。为了防止这个键一直存在，可以设置过期时间，比如设置为1分钟。
    • 代码示例：
    1
2

    INCR rate.limiting:ip
EXPIRE rate.limiting:ip 60
    • 代码解释：
      • INCR rate.limiting:ip：对 rate.limiting:ip 键进行自增操作。
      • EXPIRE rate.limiting:ip 60：设置 rate.limiting:ip 键的过期时间为 60 秒。

2.8 实现缓存

为了提高网站的负载能力，需要将一些访问频率较高的数据缓存到 Redis 中，并且希望让这些缓存过一段时间自动过期。比如，教务网站要将所有学生各个科目的成绩汇总排名，并在首页上显示排名前十的学生，这个数据是实时变化的，并且非常消耗计算资源，所以不能每次都去数据库查询，而是将这个数据缓存到 Redis 中，并设置过期时间为 2 小时。

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

SET ranking:student1 100
SET ranking:student2 99
SET ranking:student3 98
SET ranking:student4 97
SET ranking:student5 96
SET ranking:student6 95
SET ranking:student7 94
SET ranking:student8 93
SET ranking:student9 92
SET ranking:student10 91
EXPIRE ranking:student1 7200
EXPIRE ranking:student2 7200
EXPIRE ranking:student3 7200
EXPIRE ranking:student4 7200
EXPIRE ranking:student5 7200
EXPIRE ranking:student6 7200
EXPIRE ranking:student7 7200
EXPIRE ranking:student8 7200
EXPIRE ranking:student9 7200
EXPIRE ranking:student10 7200

如果服务器内存有限，如果大量地设置缓存且过期时间较长，可能会导致服务器内存不足。为了解决这个问题，可以使用 Redis 的淘汰策略。

我们可以通过设置配置文件来解决这个问题，修改配置文件中的maxmemory参数，设置 Redis 的最大内存限制。当 Redis 的内存使用达到最大内存限制时，Redis 会根据配置文件中的maxmemory-policy参数来决定淘汰策略。

maxmemory-policy 参数有以下几种取值：

  • volatile-lru：在设置了过期时间的 key 中，优先淘汰最近最少使用的 key。
  • volatile-ttl：在设置了过期时间的 key 中，优先淘汰剩余时间最少的 key。
  • volatile-random：在设置了过期时间的 key 中，随机淘汰 key。
  • allkeys-lru：在所有 key 中，优先淘汰最近最少使用的 key。
  • allkeys-random：在所有 key 中，随机淘汰 key。
  • noeviction：不淘汰任何 key，只是返回错误。

其中，LRU是Least Recently Used的缩写，表示最近最少使用，TTL是Time To Live的缩写，表示剩余时间。

3. Redis 排序

有序集合不支持交、并运算，Redis 还未加入相关命令。这是因为 Redis 认为开发者在做完交、并操作后不需要直接获得全部结果，而是希望将结果存入新的键中以便后续处理。所以没有序集合只有ZINTERSTORE和ZUNIONSTORE

3.1 SORT 命令

SORT命令可以对列表类型、集合类型、有序集合类型的值进行排序。 SORT命令的使用方法为SORT key [BY pattern] [LIMIT offset count] [GET pattern [GET pattern ...]] [ASC|DESC] [ALPHA] [STORE destination]。 ⚠️注意：SORT命令至对输出结果进行排序，并不对数值进行改变！！！

3.1.1 排列列表

SORT命令可以对列表类型的值进行排序。比如，对一个列表类型的值进行排序，可以使用如下命令：

1
2
3

lpush list 324 45 6 75 78 89
sort list # 默认升序
lrange list # 输出所有元素

输出结果为：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16

127.0.0.1:6379> lpush list 324 45 6 75 78 89
(integer) 6
127.0.0.1:6379> sort list
1) "6"
2) "45"
3) "75"
4) "78"
5) "89"
6) "324"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "89"
2) "78"
3) "75"
4) "6"
5) "45"
6) "324"

3.1.2 排列集合

SORT命令可以对集合类型的值进行排序。比如，对一个集合类型的值进行排序，可以使用如下命令：

1
2
3

sadd set 324 45 6 75 78 89
sort set # 默认升序
smembers set # 输出所有元素

在小数据集的情况下，smembers 输出的看似是有序的，但实际上是无序的。可以通过 sort 命令进行排序。 Redis 集合（Set） 的底层数据结构 主要是哈希表（hashtable）或者整数集合（intset）（当元素全是整数且个数较少时）。 在 SMEMBERS 输出时，哈希表的遍历方式可能会让元素按某种规则排列，但这不是保证的排序，只是某些情况下看起来有序。

3.1.3 排列有序集合

SORT命令可以对有序集合类型的值进行排序。比如，对一个有序集合类型的值进行排序，可以使用如下命令：

1
2
3

zadd zset 324 324 45 45 6 6 75 75 78 78 89 89
sort zset # 默认升序
zrange zset 0 -1 # 输出所有元素

注意；SORT命令对有序集合类型的值进行排序时，会将分数相同的元素按照成员的字典序进行排序。前面是分数，后面是成员。SORT 排列的是成员，而不是分数。如果成员是数字，那么按照数字的大小进行排序；如果成员是字符串，那么必须加上ALPHA才能按照字符串的字典序进行排序。

3.1.4 LIMIT 参数

SORT命令的LIMIT参数用于限制输出结果的数量。LIMIT参数的使用方法为LIMIT offset count，其中offset为偏移量，count为数量。

偏移量（offset）表示从第几个元素开始，数量（count）表示输出多少个元素。

比如，对一个列表类型的值进行排序，并限制输出结果的数量，可以使用如下命令：

1
2
3

lpush list 324 45 6 75 78 89
sort list limit 0 3 # 默认升序
lrange list 0 -1 # 输出所有元素

输出结果为：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

127.0.0.1:6379> lpush list 324 45 6 75 78 89
(integer) 12
127.0.0.1:6379> sort list limit 0 3
1) "6"
2) "6"
3) "45"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
 1) "89"
 2) "78"
 3) "75"
 4) "6"
 5) "45"
 6) "324"
 7) "89"
 8) "78"
 9) "75"
10) "6"
11) "45"
12) "324"

3.1.5 DESC 参数

SORT命令的DESC参数用于指定排序方式为降序。 例如：

1
2

lpush list 324 45 6 75 78 89
sort list desc

3.1.6 ALPHA 参数

SORT命令的ALPHA参数用于指定排序方式为字典序。

3.1.7 BY 参数

SORT命令的BY参数用于指定排序的依据。BY参数的使用方法为BY pattern，其中pattern为模式。 例如，我们先插入一些数据：

1
2
3
4
5

lpush sortlist 2 1 3
set item:1 10
set item:2 5
set item:3 30
sort sortlist by item:* desc # 按照 item:* 的值降序排序

这种情况下，SORT命令会先根据item:*的值对sortlist进行排序，然后再输出排序后的结果。

适用于需要根据特定属性对于集合进行排序的场景。

还可以是哈希表的键值对，例如：

1
2
3
4
5

lpush sortlist 2 1 3
hset item:1 score 10
hset item:2 score 5
hset item:3 score 30
sort sortlist by item:*->score desc # 按照 item:*->score 的值降序排序

3.1.8 GET 参数

GET 参数不影响排序，它的作用是使 POST 命令的返回结果不再是元素自身的值，而是GET 参数里面指定的键值。 例如：

1
2
3
4
5

lpush sortlist 2 1 3
set item:1 10
set item:2 5
set item:3 30
sort sortlist by item:* desc get item:* # 按照 item:* 的值降序排序，并且返回 item:* 的值

3.1.9 STORE 参数

SORT命令的STORE参数用于将排序后的结果保存到一个新的键中。STORE参数的使用方法为STORE destination，其中destination存储的键。

例如：

1
2
3
4
5

lpush sortlist 2 1 3
set item:1 10
set item:2 5
set item:3 30
sort sortlist by item:* desc store newlist # 按照 item:* 的值降序排序，并且将结果保存到 newlist 键中

4 Redis 消息通知

Redis 提供了 发布/订阅(Pub/Sub)、Key 事件通知、Stream(消息队列)三种消息通知机制。

4.1 发布/订阅

发布/订阅(Publish/Subscribe，简称 Pub/Sub) 是 Redis 提供的一种消息订阅机制，允许客户端订阅一个或多个频道(Channel)，然后发布者向这些频道发送这些消息，所有订阅者都会收到相应的消息。

4.1.1 订阅频道(Subscribe)

SUBSCRIBE命令用于订阅一个或多个频道。SUBSCRIBE命令的使用方法为SUBSCRIBE channel [channel ...]，其中channel为频道名。

示例：

1

subscribe channel

输出结果：

1
2
3
4
5

127.0.0.1:6379> subscribe channel
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "channel"
3) (integer) 1

4.1.2 发布消息(Publish)

PUBLISH命令用于向指定频道发送消息。PUBLISH命令的使用方法为PUBLISH channel message，其中channel为频道名，message为消息内容。

在 4.1.1 例子上的基础上，新建一个控制台，执行如下命令：

1

publish channel "hello"

原来的控制台会输出：

1
2
3
4
5
6
7
8

127.0.0.1:6379> subscribe channel
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "channel"
3) (integer) 1
1) "message"
2) "channel"
3) "hello"

多了一行"hello"，说明发布成功，客户端已经收到消息。

4.1.3 取消订阅(UNSUBSCRIBE)

UNSUBSCRIBE命令用于取消订阅一个或多个频道。UNSUBSCRIBE命令的使用方法为UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]，其中channel为频道名。

示例：

1

unsubscribe channel

4.1.4 订阅多个频道

SUBSCRIBE命令可以订阅多个频道。比如，订阅channel1和channel2两个频道，可以使用如下命令：

1

subscribe channel1 channel2

4.1.5 取消订阅所有频道

UNSUBSCRIBE命令可以取消订阅所有频道。比如，取消订阅所有频道，可以使用如下命令：

1

unsubscribe

4.2 Key 事件通知

Redis Key 事件通知允许监听数据库键的变化事件，例如SET、DEL、EXPIRE。

4.2.1 配置通知

默认情况下，Redis 不会 开启Key 事件通知，可以通过以下命令启用：

1

config set notify-keyspace-events KEA

notify-keyspace-events参数的取值有以下几种：

  • K：键空间通知，事件以__keyspace@<db>__为前缀进行发布。(Key 事件通知 (keyspace events))

  • E：键事件通知，事件以__keyevent@<db>__为前缀进行发布。(keyevent)

  • A：参数通知，事件以__keyspace@<db>__为前缀进行发布。(ALL)

  • g：DEL、EXPIRE、RENAME、EXPIREAT、SORT操作的通知。

  • $：字符串命令通知。

4.2.2 订阅通知

PSUBSCRIBE命令用于订阅一个或多个模式。PSUBSCRIBE命令的使用方法为PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]，其中pattern为模式。

示例：

1

psubscribe __keyspace@0__:*

然后再另一个终端执行：

1

set mykey 1

订阅者会收到：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13

127.0.0.1:6379> psubscribe __keyspace@0__:*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "__keyspace@0__:*"
3) (integer) 1
1) "pmessage"
2) "__keyspace@0__:*"
3) "__keyspace@0__:mykey"
4) "set"
1) "pmessage"
2) "__keyspace@0__:*"
3) "__keyspace@0__:mykey"
4) "del"

4.2.3 监听事件

事件：

  • set: 触发操作为SET key value。
  • del: 触发操作为DEL key。
  • expire: 触发操作为EXPIRE key seconds。
  • rename: 触发操作为RENAME key newkey。
  • expired: 键过期时触发。

注意：

Key 事件通知只能监键的变化，不能监值的变化。

4.3 Redis Stream(消息队列)

Redis Stream 是一个高效的消息队列，支持消息持久化、消费者组、消费确认等功能。适用于日志收集、事件流处理、消息队列等应用场景。

4.3.1 添加消息 (XADD)

基本语法：

1

XADD stream_name ID field1 value1 field2 value2 ...
  • stream_name：流的名称。
  • ID：消息的唯一标识，可以是*或$。
  • field1 value1 field2 value2 ...：消息的键值对。

举例：

1

XADD mystream * name Tom age 18

4.3.2 读取消息

4.3.2.1 读取所有消息 (XRANGE) 

1

XRANGE mystream - +

会输出以下内容：

1
2
3
4
5
6

127.0.0.1:6379> XRANGE mystream - +
1) 1) "1741594483162-0"
   2) 1) "name"
      2) "Tom"
      3) "age"
      4) "18"

4.3.2.2 阻塞式读取新消息 (XREAD)

基本语法：

1

XREAD COUNT count BLOCK milliseconds STREAMS stream_name ID
  • count：读取消息的数量。
  • milliseconds：阻塞时间，单位为毫秒。
  • stream_name：流的名称。
  • ID：消息的唯一标识。(当$时，表示从最新的消息开始读取)

举例：

1

XREAD COUNT 1 STREAMS mystream 0 # 非阻塞式读取一条消息

还可以当有新的消息时，自动读取新消息：

1

XREAD BLOCK 5000 STREAMS mystream $ # 阻塞式读取新消息

此时切换到另一个终端，执行：

1

XADD mystream * name Tom age 18

第一个控制台会输出以下内容：

1
2
3
4
5
6
7

127.0.0.1:6379> XREAD COUNT 1 STREAMS mystream 0
1) 1) "mystream"
   2) 1) 1) "1741594483162-0"
         2) 1) "name"
            2) "Tom"
            3) "age"
            4) "18"

4.3.3 消费者组

4.3.4 创建消费者组

基本语法：

1

XGROUP CREATE stream_name group_name ID
  • stream_name：流的名称。
  • group_name：消费者组的名称。
  • ID：消息的唯一标识。

例如：

1

XGROUP CREATE mystream mygroup 0
4.3.5 消费者读取消息

基本语法：

1

XREADGROUP GROUP group_name consumer_name COUNT count BLOCK milliseconds STREAMS stream_name ID
  • group_name：消费者组的名称。
  • consumer_name：消费者的名称。
  • count：读取消息的数量。
  • milliseconds：阻塞时间，单位为毫秒。
  • stream_name：流的名称。
  • ID：消息的唯一标识。(*表示从最新的消息开始读取，>表示从上次读取的位置开始读取)

例如：

1

XREADGROUP GROUP mygroup myconsumer COUNT 1 STREAMS mystream > # 读取一条消息

4.3.6 消费者确认消息

基本语法：

1

XACK stream_name group_name ID
  • stream_name：流的名称。
  • group_name：消费者组的名称。
  • ID：消息的唯一标识。

例如：

1

XACK mystream mygroup 1741594483162-0

4.3.4 三者之间的比较

  • 发布/订阅(Pub/Sub)：

    • ✅ 低延迟，适用于实时消息推送
    • ✅ 适合广播通知，如聊天系统、游戏推送
    • ✅ 订阅者断开连接后不会收到历史消息
    • ❌ 无法保证消息可靠性（可能丢失）

  • Key 事件通知：

    • ✅ 无法保证消息可靠性（可能丢失）
    • ✅ 可以配合 Redis 作为消息通知机制
    • ❌ 可能会增加 Redis 的 CPU 负担
    • ❌ 只能监听键的变化，不能监听数据值的变化

  • Stream(消息队列)：

    • ✅ 支持消息持久化，不会丢失
    • ✅ 支持多个消费者，适用于高并发场景
    • ✅ 可以追踪消息处理状态
    • ❌ 比 Pub/Sub 稍微复杂，但更可靠
Licensed under CC BY-NC-SA 4.0