Reids 基础 -- Redis数据库通用命令（SELECT、KEYS、SCAN、RANDOMKEY、SORT、EXISTS、DBSIZE、TYPE、RENAME、MOVE、DEL...）_redis select

1. 导言

无论是字符串键、散列键还是列表键，都会被存储到一个名为数据库的容器中。因为Redis是一个键值对数据库服务器，可以根据键的名字对数据库中的键值对进行索引。比如，通过使用Redis提供的命令，我们可以从数据库中移除指定的键，或者将指定的键从一个数据库移动到另一个数据库，诸如此类。

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1. SELECT：切换至指定的数据库

一个Redis服务器可以包含多个数据库。在默认情况下，Redis服务器在启动时将会创建16个数据库：这些数据库都使用号码进行标识，其中第一个数据库为0号数据库，第二个数据库为1号数据库，而第三个数据库则为2号数据库，以此类推。

Redis虽然不允许在同一个数据库中使用两个同名的键，但是由于不同数据库拥有不同的命名空间，因此在不同数据库中使用同名的键是完全没有问题的，而用户也可以通过使用不同数据库来存储不同的数据，以此来达到重用键名并且减少键冲突的目的。

当用户使用客户端与Redis服务器进行连接时，客户端一般默认都会使用0号数据库，但是通过使用SELECT命令，用户可以从当前正在使用的数据库切换到自己想要使用的数据库：

语法：

SELECT命令在切换成功之后将返回OK。

示例：

现在我的数据库里面没任何数据

现在就可以在2号数据库里面看见新增的数据了

说明：

复杂度：O(1)。

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2. KEYS：获取所有与给定匹配符相匹配的键

KEYS命令接受一个全局匹配符作为参数，然后返回数据库中所有与这个匹配符相匹配的键作为结果：

语法：

示例：

如果我们想要获取数据库包含的所有键，那么可以执行以下命令：

如果我们想要获取所有以user为前缀的键，那么可以执行以下命令：

如果数据库中没有任何键与给定的匹配符相匹配，那么KEYS命令将返回一个空值：

说明：

复杂度：O(N)，其中N为数据库包含的键数量。

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2.1 全局匹配符

KEYS命令允许使用多种不同的全局匹配符作为pattern参数的值，下表展示了一些常见的全局匹配符。

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3. SCAN：以渐进方式迭代数据库中的键

因为KEYS命令需要检查数据库包含的所有键，并一次性将符合条件的所有键全部返回给客户端，所以当数据库包含的键数量比较大时，使用KEYS命令可能会导致服务器被阻塞。

为了解决这个问题，Redis从2.8.0版本开始提供SCAN命令，该命令是一个迭代器，它每次被调用的时候都会从数据库中获取一部分键，用户可以通过重复调用SCAN命令来迭代数据库包含的所有键。

语法：

cursor参数用于指定迭代时使用的游标，游标记录了迭代的轨迹和进度。在开始一次新的迭代时，用户需要将游标设置为0。

SCAN命令的执行结果由两个元素组成：

• 第一个元素是进行下一次迭代所需的游标，如果这个游标为0，那么说明客户端已经对数据库完成了一次完整的迭代。
• 第二个元素是一个列表，这个列表包含了本次迭代取得的数据库键；如果SCAN命令在某次迭代中没有获取到任何键，那么这个元素将是一个空列表。

关于SCAN命令返回的键列表，有两点需要注意：

• SCAN命令可能会返回重复的键，用户如果不想在结果中包含重复的键，那么就需要自己在客户端中进行检测和过滤。
• SCAN命令返回的键数量是不确定的，有时甚至会不返回任何键，但只要命令返回的游标不为0，迭代就没有结束。

示例：

在对SCAN命令有了基本的了解之后，让我们来试试使用SCAN命令去完整地迭代一个数据库。

我们先往数据库添加足够数量的数据：

为了开始一次新的迭代，我们将以0作为游标，调用SCAN命令：

这个SCAN调用告知我们下次迭代应该使用30作为游标，并返回了11个键的键名。

为了继续对数据库进行迭代，我们使用30作为游标，再次调用SCAN命令：
这次的SCAN调用返回了11个键，并告知我们下次迭代应该使用31作为游标。与之前的情况类似，这次我们使用31作为游标，再次调用SCAN命令：

这次的SCAN调用只返回了1个键，并且它返回的下次迭代游标为0，这说明本次迭代已经结束，整个数据库已经被迭代完毕。

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3.1 SCAN命令的迭代保证

针对数据库的一次完整迭代（full iteration）以用户给定游标0调用SCAN命令开始，直到SCAN命令返回游标0结束。SCAN命令为完整迭代提供以下保证：

• 从迭代开始到迭代结束的整个过程中，一直存在于数据库中的键总会被返回。
• 如果一个键在迭代的过程中被添加到数据库中，那么这个键是否会被返回是不确定的。
• 如果一个键在迭代的过程中被移除了，那么SCAN命令在它被移除之后将不再返回这个键，但是这个键在被移除之前仍然有可能被SCAN命令返回。
• 无论数据库如何变化，迭代总是有始有终的，不会出现循环迭代或者其他无法终止迭代的情况。

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3.2 游标的使用

SCAN命令的游标不需要申请，也不需要释放，它们不占用任何资源，每个客户端都可以使用自己的游标独立地对数据库进行迭代。

此外，用户可以随时在迭代的过程中停止迭代，或者随时开始一次新的迭代，这不会浪费任何资源，也不会引发任何问题。

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3.3 迭代与给定匹配符相匹配的键

在默认情况下，SCAN命令会向客户端返回数据库包含的所有键，它就像KEYS＊命令调用的一个迭代版本。但是通过使用可选的MATCH选项，我们同样可以让SCAN命令只返回与给定全局匹配符相匹配的键。

语法：

示例：

假设我们想要获取数据库中所有以user开头的键，但是因为这些键的数量比较多，直接使用KEYS user＊有可能会造成服务器阻塞，所以我们可以使用SCAN命令来代替KEYS命令，对符合user＊匹配符的键进行迭代。

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3.4 指定返回键的期望数量

一般情况下，SCAN命令返回的键数量是不确定的，但是我们可以通过使用可选的COUNT选项，向SCAN命令提供一个期望值，以此来说明我们希望得到多少个键。

语法：

这里需要特别注意的是，COUNT选项向命令提供的只是期望的键数量，但并不是精确的键数量。比如，执行SCAN cursor COUNT 10并不意味着SCAN命令最多只能返回10个键，或者一定要返回10个键。

• COUNT选项只是提供了一个期望值，告诉SCAN命令我们希望返回多少个键，但每次迭代返回的键数量仍然是不确定的。
• 不过在通常情况下，设置一个较大的COUNT值将有助于获得更多键，这一点是可以肯定的。

示例：

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3.5 数据结构迭代命令（散列 HSCAN、集合 SSCAN、有序集合 ZSCAN）

Redis为散列、集合和有序集合也提供了与SCAN命令类似的游标迭代命令，分别是HSCAN命令、SSCAN命令和ZSCAN命令。

除了需要指定被迭代的散列之外，HSCAN命令的其他参数与SCAN命令的参数保持一致，并且作用也一样。

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3.5.1 散列迭代命令

语法：

以下代码展示了如何使用HSCAN命令去迭代nums散列：

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3.5.2 渐进式集合迭代命令：

SSCAN命令可以以渐进的方式迭代给定集合包含的元素。

语法：

举个例子，假设我们想要对math集合进行迭代，那么可以执行以下命令：

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3.5.3 渐进式有序集合迭代命令

ZSCAN命令可以以渐进的方式迭代给定有序集合包含的成员和分值。

语法：

示例：

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3.6 迭代命令的共通性质

HSCAN、SSCAN、ZSCAN这3个命令除了与SCAN命令拥有相同的游标参数以及可选项之外，还与SCAN命令拥有相同的迭代性质：

• SCAN命令对于完整迭代所做的保证，其他3个迭代命令也能够提供。比如，使用HSCAN命令对散列进行一次完整迭代，在迭代过程中一直存在的键值对总会被返回，诸如此类。
• 与SCAN命令一样，其他3个迭代命令的游标也不耗费任何资源。用户可以在这3个命令中随意地使用游标，比如随时开始一次新的迭代，又或者随时放弃正在进行的迭代，这不会浪费任何资源，也不会引发任何问题。
• 与SCAN命令一样，其他3个迭代命令虽然也可以使用COUNT选项设置返回元素数量的期望值，但命令具体返回的元素数量仍然是不确定的。

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3.7 时间复杂度说明

复杂度：SCAN命令、HSCAN命令、SSCAN命令和ZSCAN命令单次执行的复杂度为O(1)，而使用这些命令进行一次完整迭代的复杂度则为O(N)，其中N为被迭代的元素数量。

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4. RANDOMKEY：随机返回一个键

RANDOMKEY命令可以从数据库中随机地返回一个键。RANDOMKEY命令不会移除被返回的键，它们会继续留在数据库中。

语法：

示例：

以下代码展示了如何通过RANDOMKEY命令，从数据库中随机地返回一些键。

当数据库为空时，RANDOMKEY命令将返回一个空值（nil）

说明：

复杂度：O(1)。

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5. SORT：对键的值进行排序

用户可以通过执行SORT命令对列表元素、集合元素或者有序集合成员进行排序。为了让用户能够以不同的方式进行排序，Redis为SORT命令提供了非常多的可选项，如果我们以不给定任何可选项的方式直接调用SORT命令，那么命令将对指定键存储的元素执行数字值排序。

排序后不会改变原列表的排列顺序。

语法：

在默认情况下，SORT命令将按照从小到大的顺序依次返回排序后的各个值。

示例：

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5.1 指定排序方式

在默认情况下，SORT命令执行的是升序排序操作：较小的值将被放到结果的较前位置，而较大的值则会被放到结果的较后位置。

通过使用可选的ASC选项或者DESC选项，用户可以指定SORT命令的排序方式，其中ASC表示执行升序排序操作（默认升序），而DESC则表示执行降序排序操作。

示例：

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5.2 对字符串值进行排序

SORT命令在默认情况下进行的是数字值排序，如果我们尝试直接使用SORT命令去对字符串元素进行排序，那么命令将产生一个错误。

为了让SORT命令能够对字符串值进行排序，我们必须让SORT命令执行字符串排序操作而不是数字值排序操作，这一点可以通过使用ALPHA选项来实现。

示例：

我们可以使用带ALPHA选项的SORT命令对fruits集合进行排序：
或者使用以下命令，对test-record有序集合的成员进行排序：

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5.3 只获取部分排序结果

在默认情况下，SORT命令将返回所有被排序的元素，但如果我们只需要其中一部分排序结果，那么可以使用可选的LIMIT选项。

语法：

其中offset参数用于指定返回结果之前需要跳过的元素数量，而count参数则用于指定需要获取的元素数量。

示例：

获取fruits集合在排序之后的第3个元素:

注意，因为offset参数的值是从0开始计算的，所以这个命令在获取第3个被排序元素时使用了2而不是3来作为偏移量。

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5.4 获取外部键的值作为结果

在默认情况下，SORT命令将返回被排序的元素作为结果，但如果用户有需要，也可以使用GET选项去获取其他值作为排序结果。

语法：

一个SORT命令可以使用任意多个GET pattern选项，其中pattern参数的值可以是：

• 包含＊符号的字符串。
• 包含＊符号和->符号的字符串。
• 一个单独的#符号。

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5.4.1 获取字符串键的值

当pattern参数的值是一个包含＊符号的字符串时，SORT命令将把被排序的元素与＊符号进行替换，构建出一个键名，然后使用GET命令去获取该键的值。

示例：

假设数据库中存储着下表所示的一些字符串键，那么我们可以通过执行以下命令对fruits集合的各个元素进行排序，然后根据排序后的元素获取各种水果的价格：

furits集合：

这个SORT命令的执行过程可以分为以下3个步骤：

1. 对fruits集合的各个元素进行排序，得出一个由"apple"、“banana”、“cherry”、“dragon fruit”、“mango”、"watermelon"组成的有序元素排列。
2. 将排序后的各个元素与＊-price模式进行匹配和替换，得出键名"apple-price"、“banana-price”、“cherry-price”、“dragon fruit-price”、“mango-price"和"watermelon-price”。
3. 使用GET命令获取以上各个键的值，并将这些值依次放入结果列表中，最后把结果列表返回给客户端。

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5.4.2 获取散列中的键值

当pattern参数的值是一个包含＊符号和->符号的字符串时，SORT命令将使用->左边的字符串为散列名，->右边的字符串为字段名，调用HGET命令，从散列中获取指定字段的值。此外，用户传入的散列名还需要包含＊符号，这个＊符号将被替换成被排序的元素。

示例：

假设数据库中存储着下表所示的apple-info、banana-info等散列，而这些散列的inventory键则存储着相应水果的存货量，那么我们可以通过执行以下命令，对fruits集合的各个元素进行排序，然后根据排序后的元素获取各种水果的存货量：


这个SORT命令的执行过程可以分为以下3个步骤：

1. 对fruits集合的各个元素进行排序，得出一个由"apple"、“banana”、“cherry”、“dragon fruit”、“mango”、"watermelon"组成的有序元素排列。
2. 将排序后的各个元素与＊-info模式进行匹配和替换，得出散列名"apple-info"、“banana-info”、“cherry-info”、“dragon fruit-info”、“mango-info"和"watermelon-info”。
3. 使用HGET命令，从以上各个散列中取出inventory字段的值，并将这些值依次放入结果列表中，最后把结果列表返回给客户端。

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5.4.3 获取被排序元素本身

当pattern参数的值是一个#符号时，SORT命令将返回被排序的元素本身。

因为SORT key命令和SORT key GET #命令返回的是完全相同的结果，所以单独使用GET #并没有任何实际作用。

因此，我们一般只会在同时使用多个GET选项时，才使用GET #获取被排序的元素。比如，以下代码就展示了如何在对水果进行排序的同时，获取水果的价格和库存量：

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5.5 使用外部键的值作为排序权重

在默认情况下，SORT命令将使用被排序元素本身作为排序权重，但在有需要时，用户可以通过可选的BY选项指定其他键的值作为排序的权重。

语法：

pattern参数的值既可以是包含＊符号的字符串，也可以是包含＊符号和->符号的字符串，这两种值的作用和效果与使用GET选项的作用和效果一样：前者用于获取字符串键的值，而后者则用于从散列中获取指定字段的值。

示例：

通过执行以下命令，我们可以使用存储在字符串键中的水果价格作为权重，对水果进行排序。

因为上面这个排序结果只展示了水果的名字，却没有展示水果的价格，所以这个排序结果并没有清楚地展示水果的名字和价格之间的关系。相反，如果我们在使用BY选项的同时，使用两个GET选项去获取水果的名字以及价格，那么就能够直观地看出水果是按照价格进行排序的了。
我们还可以通过执行以下命令，使用散列中记录的库存量作为权重，对水果进行排序并获取它们的库存量。

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5.6 保存排序结果

在默认情况下，SORT命令会直接将排序结果返回给客户端，但如果用户有需要，也可以通过可选的STORE选项，以列表形式将排序结果存储到指定的键中。

语法：

如果用户给定的destination键已经存在，那么SORT命令会先移除该键，然后再存储排序结果。带有STORE选项的SORT命令在成功执行之后将返回被存储的元素数量作为结果。

示例：

以下代码展示了如何将排序fruits集合所得的结果存储到sorted-fruits列表中：

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5.7 时间复杂度说明

复杂度：O(N*log(N)+M)，其中N为被排序元素的数量，而M则为命令返回的元素数量。

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6. EXISTS：检查给定键是否存在

用户可以通过使用EXISTS命令，检查给定的一个或多个键是否存在于当前正在使用的数据库中。

语法：

EXISTS命令将返回存在的给定键数量作为返回值。

示例：

通过将多个键传递给EXISTS命令，可以判断出在给定的键中，有多少个键是实际存在的。举个例子，通过执行以下命令，我们可以知道s1、s2和s3这3个给定键当中，只有2个键是存在的：

如果我们只想确认某个键是否存在，那么只需要将那个键传递给EXISTS命令即可：命令返回0表示该键不存在，返回1则表示该键存在。

比如，通过执行以下命令，我们可以知道键s3并不存在于数据库中：

说明：

复杂度：O(N)，其中N为用户给定的键数量。

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7. DBSIZE：获取数据库包含的键值对数量

用户可以通过执行DBSIZE命令来获知当前使用的数据库包含了多少个键值对（Redis里面所有数据都是键值对的形式）。

语法：

示例：

比如在以下这个例子中，我们就通过执行DBSIZE获知数据库目前包含了3个键值对：

说明：

复杂度：O(1)。

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8. TYPE：查看键的类型

TYPE命令允许我们查看给定键的类型。

语法：

下表列出了TYPE命令在面对不同类型的键时返回的各项结果。

TYPE命令对于字符串键、散列键、列表键、集合键和流键的返回结果都非常直观，不过它对于之后几种类型的键的返回结果则需要做进一步解释：

• 因为所有有序集合命令，比如ZADD、ZREM、ZSCORE等，都是以z为前缀命名的，所以有序集合也被称为zset。因此TYPE命令在接收到有序集合键作为输入时，将返回zset作为结果。
• 因为HyperLogLog和位图这两种键在底层都是通过字符串键来实现的，所以TYPE命令对于这两种键将返回string作为结果。
• 与HyperLogLog和位图的情况类似，因为地理位置键使用了有序集合键作为底层实现，所以TYPE命令对于地理位置键将返回zset作为结果。

示例：

说明：

复杂度：O(1)。

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9. RENAME、RENAMENX：修改键名

Redis提供了RENAME命令，用户可以使用这个命令修改键的名称。

语法：

RENAME命令在执行成功时将返回OK作为结果。

示例：

以下代码展示了如何将键msg改名为键message：

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9.1 覆盖已存在的键

如果用户指定的新键名已经被占用，那么RENAME命令会先移除占用了新键名的那个键，然后再执行改名操作。

示例：

在以下例子中，键k1和键k2都存在，如果我们使用RENAME命令将键k1改名为键k2，那么原来的键k2将被移除：

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9.2 只在新键名尚未被占用的情况下进行改名

RENAMENX命令和RENAME命令一样，都可以对键进行改名，但RENAMENX命令只会在新键名尚未被占用的情况下进行改名，如果用户指定的新键名已经被占用，那么RENAMENX将放弃执行改名操作。

语法：

RENAMENX命令在改名成功时返回1，失败时返回0。

示例：

比如在以下例子中，因为键k2已经存在，所以尝试将键k1改名为k2将以失败告终：

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9.3 时间复杂度说明

复杂度：O(1)。

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10. MOVE：将给定的键移动到另一个数据库

用户可以使用MOVE命令，将一个键从当前数据库移动至目标数据库。

语法：

当MOVE命令成功将给定键从当前数据库移动至目标数据库时，命令返回1；如果给定键并不存在于当前数据库，或者目标数据库中存在与给定键同名的键，那么MOVE命令将不做动作，只返回0表示移动失败。

示例：

以下代码展示了如何将0号数据库中的msg键移动到4号数据库：

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10.1 不覆盖同名键

当目标数据库存在与给定键同名的键时，MOVE命令将放弃执行移动操作（返回0）。

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10.2 时间复杂度说明

复杂度：O(1)。

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11. DEL：移除指定的键

DEL命令允许用户从当前正在使用的数据库中移除指定的一个或多个键，以及与这些键相关联的值。

语法：

DEL命令将返回成功移除的键数量作为返回值。

示例：

如果用户给定的键并不存在则返回0。

说明：

复杂度：O(N)，其中N为被移除键的数量。

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12. UNLINK：以异步方式移除指定的键

因为DEL命令会以同步方式执行移除操作，所以如果待移除的键非常庞大或者数量众多，那么服务器在执行移除操作的过程中就有可能被阻塞。比如，移除一个包含上百万个元素的集合，移除一个包含数十万个键值对的散列，或者一次移除成千上万个键，都有可能引起服务器阻塞。

为了解决这个问题，Redis从4.0版本开始新添加了一个UNLINK命令。

UNLINK命令与DEL命令一样，都可以用于移除指定的键，但它与DEL命令的区别在于，当用户调用UNLINK命令去移除一个数据库键时，UNLINK只会在数据库中移除对该键的引用（reference），而对键的实际移除操作则会交给后台线程执行，因此UNLINK命令将不会造成服务器阻塞。

与DEL命令一样，UNLINK命令也会返回被移除键的数量作为结果。此外，基于兼容方面的原因，Redis将在提供异步移除操作UNLINK命令的同时，继续提供同步移除操作DEL命令。

语法：

示例：

说明：

复杂度：O(N)，其中N为被移除键的数量。

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13. FLUSHDB：清空当前数据库

通过使用FLUSHDB命令，用户可以清空当前正在使用的数据库。

语法：

示例：

FLUSHDB命令会遍历用户正在使用的数据库，移除其中包含的所有键值对，然后返回OK表示数据库已被清空。

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13.1 async选项

FLUSHDB命令是一个同步移除命令，并且因为FLUSHDB移除的是整个数据库而不是单个键，所以它常常会引发比DEL命令更为严重的服务器阻塞现象。

为了解决这个问题，Redis 4.0给FLUSHDB命令新添加了一个async选项：

如果用户在调用FLUSHDB命令时使用了async选项，那么实际的数据库清空操作将放在后台线程中以异步方式进行，这样FLUSHDB命令就不会再阻塞服务器了。

示例：

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13.2 时间复杂度说明

复杂度：O(N），其中N为被清空数据库包含的键值对数量。

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14. FLUSHALL：清空所有数据库

过使用FLUSHALL命令，用户可以清空Redis服务器包含的所有数据库。

语法：

FLUSHALL命令会遍历服务器包含的所有数据库，并移除其中包含的所有键值对，然后返回OK表示所有数据库均已被清空。

与FLUSHDB命令一样，以同步方式执行的FLUSHALL命令也可能会导致服务器阻塞，因此Redis 4.0也给FLUSHALL命令添加了同样的async选项。

示例：

说明：

复杂度：O(N)，其中N为被清空的所有数据库包含的键值对总数量。

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15. SWAPDB：互换数据库

SWAPDB命令接受两个数据库号码作为输入，然后对指定的两个数据库进行互换，最后返回OK作为结果。

语法：

在SWAPDB命令执行完毕之后，原本存储在数据库index1中的键值对将出现在数据库index2中，而原本存储在数据库index2中的键值对将出现在数据库index1中。

说明：

因为互换数据库这一操作可以通过调整指向数据库的指针来实现，这个过程不需要移动数据库中的任何键值对，所以SWAPDB命令的复杂度是O(1)而不是O(N)，并且执行这个命令也不会导致服务器阻塞。

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16. 小结

• 所有Redis键，无论它们是什么类型，都会被存储到数据库中。
• 一个Redis服务器可以同时拥有多个数据库，每个数据库都拥有一个独立的命名空间。也就是说，同名的键可以出现在不同数据库中。
• 在默认情况下，Redis服务器在启动时将创建16个数据库，并使用数字0～15对其进行标识。
• 因为KEYS命令在数据库包含大量键的时候可能会阻塞服务器，所以我们应该使用SCAN命令来代替KEYS命令。
• 通过使用SORT命令，我们可以以多种不同的方式，对存储在列表、集合以及有序集合中的元素进行排序。
• 因为DEL命令在移除体积较大或者数量众多的键时可能会导致服务器阻塞，所以我们应该使用异步移除命令UNLINK来代替DEL命令。
• 用户在执行FLUSHDB命令和FLUSHALL命令时可以带上async选项，让这两个命令以异步方式执行，从而避免服务器阻塞。
• SWAPDB命令可以在完全不阻塞服务器的情况下，对两个给定的数据库进行互换，因此这个命令可以用于实现在线的数据库替换操作。

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