浅谈redis数据结构之字符串
1. 前言
在上一篇的文章：浅谈redis数据结构，对redis中的数据结构（字符串，列表，hash，集合，有序集合）做了简单的介绍，本篇就是针对字符串做详细的描述。
2. 字符串（string）
字符串类型是Redis最基础的数据结构。字符串类型的值实际可以是字符串（简单和复杂的字符串，例如：JSON、XML）、数字（整数、浮点数），甚至是二进制（图片、音频、视频），但是值最大不能超过512MB。Redis中关于字符串的命令如下所示：
2.1 常用命令
| 命令 | 说明 |
| set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx] | 设置值。ex seconds：为键设置秒级过期时间；px milliseconds：为键设置毫秒级过期时间；nx：键必须不存在，才可以设置成功，用于添加；xx：与nx相反，键必须存在，才可以设置成功，用于更新。 |
| setex key seconds value | 设定键的值，并指定此键值对应的 有效时间。 |
| setnx key value | 键必须不存在，才可以设置成功。如果键已经存在，返回0。 |
| get key | 获取值，如果要获取的 键不存在，则返回 nil（空）。 |
| mset key value [key value ...] | 批量设置值 |
| mget key [key ...] | 批量获取值 |
| incr key | 计数 |
2.2 不常用命令
| 命令 | 说明 |
| append key value | 追加值 |
| strlen key | 字符串长度 |
| getset key value | 设置并返回原值 |
| setrange key offeset value | 设置指定位置的字符 |
| getrange key start end | 获取部分字符串 |
在这些命令中，其中批量操作的命令，是可以有效地提高开发效率地。我们做个简单的对比：
- 不采用批量操作
如下图所示：
没有mget这样的命令，要执行n次get命令的过程和耗时：n次get时间 = n次网络时间 + n次命令时间。
- 采用批量操作
如下图所示：
使用mget命令后，执行n次get命令的过程和耗时：n次get时间 = 1次网络时间 + n次命令时间。
Redis可以支撑每秒数万的读写操作，但这指的是Redis服务端的处理能力，对于客户端来说，一次命令除了命令时间还是有网络时间。假设网络时间为1毫秒，命令时间为0.1毫秒（按照每秒处理 1 万条命令算），那么执行1000次get命令和1次mget命令的区别如表所示：
| 操作 | 时间 |
| 1000次get操作 | 1000 * 1 + 1000 * 0.1 = 11000ms = 1.1s |
| 1次mget操作 | 1 * 1 + 1000 * 0.1 = 0.101s |
2.3 时间复杂度及内部编码
字符串类型的内部编码有3种：
- int，8个字节的长整型
- embstr，小于等于39个字节的字符串
- raw，大于39个字节的字符串
Redis会根据当前值的类型和长度决定使用哪种内部编码实现。
3. 应用场景
- 缓存
上图是一种比较典型的缓存使用场景，其中Redis作为缓存层，MySQL作为存储层，绝大部分请求的数据都是从Redis中获取。由于Redis具有支撑高并发的特性，所以缓存通常能起到加速读写和降低后端压力的作用。
- 计数
许多应用都会使用Redis作为计数的基础工具，它可以实现快速计数、查询缓存的功能，同时数据可以异步落地到其他数据源。一般来说，视频播放数系统，就是使用Redis作为视频播放数计数的基础组件，用户每播放一次视频，相应的视频播放数就会自增1。
- 共享Session
一个分布式Web服务将用户的Session信息（例如：用户登录信息）保存在各自的服务器中。这样会造成一个问题，出于负载均衡的考虑，分布式服务会将用户的访问均衡到不同服务器上，用户刷新一次访问可能会发现需要重新登录，这个问题是用户无法容忍的。如下图所示：
为了解决这个问题，可以使用Redis将用户的Session进行集中管理。在这种模式下，只要保证Redis是高可用和扩展性的，每次用户更新或者查询登录信息都直接从Redis中集中获取。如下图所示：
- 限速
很多应用出于安全的考虑，会在每次进行登录时，让用户输入手机验证码，从而确定是否是用户本人。但是为了短信接口不被频繁访问，会限制用户每分钟获取验证码的频率。
4. 后续
下一篇文章，我们研究下redis中列表数据结构：浅谈redis数据结构之列表。
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