04-数据库Redis[Python]

一、Redis基础

  • 概述
    Redis是一个开源,高级的键值存储和一个适用的解决方案,用于构建高性能,可扩展的Web应用程序。

    Redis有三个主要特点,使它优越于其它键值数据存储系统:
      - Redis将其数据库完全保存在内存中,仅使用磁盘进行持久化
      - 与其它键值数据存储相比,Redis有一组相对丰富的数据类型
      - Redis可以将数据复制到任意数量的从机中
    
  • Redis的优点
    异常快 - Redis非常快,每秒可执行大约110000次的设置(SET)操作,每秒大约可执行81000次的读取/获取(GET)操作。

    支持丰富的数据类型 - Redis支持开发人员常用的大多数数据类型,例如列表,集合,排序集和散列等等。这使得Redis很容易被用来解决各种问题,因为我们知道哪些问题可以更好使用地哪些数据类型来处理解决。

    操作具有原子性 - 所有Redis操作都是原子操作,这确保如果两个客户端并发访问,Redis服务器能接收更新的值。

    多实用工具 - Redis是一个多实用工具,可用于多种用例,如:缓存,消息队列(Redis本地支持发布/订阅),应用程序中的任何短期数据,例如,web应用程序中的会话,网页命中计数等。

  • Redis与其他键值存储系统
    Redis是键值数据库系统的不同进化路线,它的值可以包含更复杂的数据类型,可在这些数据类型上定义原子操作。

    Redis是一个内存数据库,但在磁盘数据库上是持久的,因此它代表了一个不同的权衡,在这种情况下,在不能大于存储器(内存)的数据集的限制下实现非常高的写和读速度。

    内存数据库的另一个优点是,它与磁盘上的相同数据结构相比,复杂数据结构在内存中存储表示更容易操作。 因此,Redis可以做很少的内部复杂性。

二、Redis 的安装

  • 第一步:安装Redis

    sudo apt-get install redis-server
    
  • 第二步:启动Redis

    redis-server
    
  • 第三步:检查Redis是否正在工作

    redis-cli
    注: 执行完得到的结果: 127.0.0.1:6379>则说明正常工作
    说明: 127.0.0.1是计算机的IP地址,6379是运行Redis服务器的端口
    
  • 执行PING命令

    redis 127.0.0.1:6379> ping 
    PONG
    注: 得到结果为PONG表明Redis已成功安装
    

三、Redis keys 命令

- DEL key    该命令用于在 key 存在时删除 key
- EXISTS key   检查给定 key 是否存在
- EXPIRE key seconds    为给定 key 设置过期时间
- PEXPIRE key milliseconds   设置 key 的过期时间以毫秒计
- KEYS pattern   查找所有符合给定模式( pattern)的 key 
- MOVE key db   将当前数据库的 key 移动到给定的数据库 db 当中
- PERSIST key   移除 key 的过期时间,key 将持久保持
- PTTL key   以毫秒为单位返回 key 的剩余的过期时间
- TTL key   以秒为单位,返回给定 key 的剩余生存时间(TTL, time to live)
- RANDOMKEY   从当前数据库中随机返回一个 key 
- RENAME key newkey     修改 key 的名称
- TYPE key     返回 key 所储存的值的类型

例如:
   // 查找以 runoob 为开头的 key
   127.0.0.1:6379> KEYS runoob*

  // 获取 redis 中所有的 key 可用使用 *
  127.0.0.1:6379> KEYS *

redis下,数据库是由一个整数索引标识,而不是由一个数据库名称。默认情况下,一个客户端连接到数据库0,默认有16个数据库。
切换数据库操作: select 1, select 2
备注: 每个数据库都有属于自己的空间,不必担心之间的key冲突。

四、数据类型

Redis支持5种数据类型。

  • 字符串
    String是redis最基本的类型,最大能存储512MB的数据,String类型是二进制安全的,即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等

    - SET key value   此命令设置指定键的值
    - GET key   获取指定键的值
    - GETRANGE key start end   获取存储在键上的字符串的子字符串
    - GETSET   key value 设置键的字符串值并返回其旧值
    - GETBIT key offset   返回在键处存储的字符串值中偏移处的位值
    - MGET key1 key2..    获取所有给定键的值
    - SETBIT key offset value 存储在键上的字符串值中设置或清除偏移处的位
    - SETEX key seconds value 使用键和到期时间来设置值
    - SETNX key value 设置键的值,仅当键不存在时
    - SETRANGE key offset value   在指定偏移处开始的键处覆盖字符串的一部分
    - STRLEN key  获取存储在键中的值的长度
    - MSET key value key value …  为多个键分别设置它们的值
    - MSETNX key value key value …    为多个键分别设置它们的值,仅当键不存在时
    - PSETEX key milliseconds value   设置键的值和到期时间(以毫秒为单位)
    - INCR key    将键的整数值增加1
    - INCRBY key increment    将键的整数值按给定的数值增加
    - INCRBYFLOAT key increment   将键的浮点值按给定的数值增加
    - DECR key    将键的整数值减1
    - DECRBY key decrement    按给定数值减少键的整数值
    - APPEND key value    将指定值附加到键
    
    - 设置
      // 设置键值
      set name 'xiaoming'
      // 设置键值及过期时间,以秒为单位
      setex name  10 'xiaoming' 
      // 设置多个键值
      mset name "lili"  age  18  sex 'girl'
    
    - 获取
      // 据键获取值,如果键不存在则返回None
      get name
      // 根据多个键获取多个值
      mget name age
    
    - 运算
      // 将key对应的值加1
      incr age
      // key对应的值减1
      decr age
      // 将key对应的值加整数
      incrby age 10
      // 将key对应的值减整数
      decrby age  20
    
    - 其他
      // 追加值
      append name "hello"
      get name
      // 获取值长度
      strlen name
    

    Redis命令不区分大小写,如SET,Set和set都是同一个命令。字符串值的最大长度为 512MB

  • 哈希
    Redis哈希(Hashes)是键值对的集合。Redis哈希是字符串字段和字符串值之间的映射。因此,它们用于存储对象。

    - HDEL key field2 [field2]    删除一个或多个哈希字段
    - HEXISTS key field   判断是否存在散列字段
    - HGET key field  获取存储在指定键的哈希字段的值
    - HGETALL key 获取存储在指定键的哈希中的所有字段和值
    - HINCRBY key field increment 将哈希字段的整数值按给定数字增加
    - HINCRBYFLOAT key field increment    将哈希字段的浮点值按给定数值增加
    - HKEYS key   获取哈希中的所有字段
    - HLEN key    获取散列中的字段数量
    - HMGET key field1 [field2]   获取所有给定哈希字段的值
    - HMSET key field1 value1 [field2 value2 ]    为多个哈希字段分别设置它们的值
    - HSET key field value    设置散列字段的字符串值
    - HSETNX key field value  仅当字段不存在时,才设置散列字段的值
    - HVALS key   获取哈希中的所有值
    
    - 设置  
      // 用于存储包含用户的基本信息的用户对象,ukey是键的名称
      // 设置单个值
      // hset ukey name 'zhangsan'
      // 设置多个值
      // hmset ukey username "xixi" password "123456"
    
    - 获取
      // 获取一个键对应的值
      hget ukey name
      // 获取多个键对应的的值
      hmget ukey username password
      // 获取所有键和值
      hgetall ukey
      // 获取所有键
      hkeys ukey
      // 获取所有值
      hvals ukey
      // 返回包含数据的个数
      hlen ukey
    
    - 其他
      // 判断键是否存在,存在返回1,不存在返回0
      // hexists ukey username
    
      // 删除键及值
      hdel ukey username 'xixi'
    
  • 列表
    Redis列表只是字符串列表,按插入顺序排序。您可以向Redis列表的头部或尾部添加元素。
    列表的最大长度为2^32 - 1个元素(4294967295,每个列表可容纳超过40亿个元素)。

    - BLPOP key1 [key2 ] timeout  删除并获取列表中的第一个元素,或阻塞,直到有一个元素可用
    - BRPOP key1 [key2 ] timeout  删除并获取列表中的最后一个元素,或阻塞,直到有一个元素可用
    - BRPOPLPUSH source destination timeout   从列表中弹出值,将其推送到另一个列表并返回它; 或阻塞,直到一个可用
    - LINDEX key index    通过其索引从列表获取元素
    - LINSERT key BEFORE/AFTER pivot value    在列表中的另一个元素之前或之后插入元素
    - LLEN key    获取列表的长度
    - LPOP key    删除并获取列表中的第一个元素
    - LPUSH key value1 [value2]   将一个或多个值添加到列表
    - LPUSHX key value    仅当列表存在时,才向列表添加值
    - LRANGE key start stop   从列表中获取一系列元素
    - LREM key count value    从列表中删除元素
    - LSET key index value    通过索引在列表中设置元素的值
    - LTRIM key start stop    修剪列表的指定范围
    - RPOP key    删除并获取列表中的最后一个元素
    - RPOPLPUSH source destination    删除列表中的最后一个元素,将其附加到另一个列表并返回
    - RPUSH key value1 [value2]   将一个或多个值附加到列表
    - RPUSHX key value    仅当列表存在时才将值附加到列表
    
    设置操作
    #1.在头部插入
    127.0.0.1:6379> lpush alist redis
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> lpush alist mongodb
    (integer) 2
    127.0.0.1:6379> lpush alist mysql
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> lrange alist 0 10
    1) "mysql"
    2) "mongodb"
    3) "redis"
    
    #2.在尾部插入
    127.0.0.1:6379> rpush alist aaa
    (integer) 4
    127.0.0.1:6379> lrange alist 0 10
    1) "musql"
    2) "mongodb"
    3) "redis"
    4) "aaa"
    
    #3.在一个元素的前/后插入新元素
    127.0.0.1:6379> linsert alist after aaa bbb
    (integer) 5
    127.0.0.1:6379> lrange alist 0 10
    1) "musql"
    2) "mongodb"
    3) "redis"
    4) "aaa"
    5) "bbb"
    127.0.0.1:6379> linsert alist before aaa ccc
    (integer) 6
    127.0.0.1:6379> lrange alist 0 10
    1) "musql"
    2) "mongodb"
    3) "redis"
    4) "ccc"
    5) "aaa"
    6) "bbb"
    
    #4.设置指定索引的元素值,索引从0开始
    127.0.0.1:6379> lset alist 3 bbb
    OK
    127.0.0.1:6379> lrange alist 0 10
    1) "musql"
    2) "mongodb"
    3) "redis"
    4) "bbb"
    5) "aaa"
    6) "bbb"
    #注意:索引值可以是负数,表示偏移量是从list的尾部开始,如-1表示最后一个元素
    
    获取操作
    #1.移除并返回key对应的list的第一个元素  
    127.0.0.1:6379> lpop alist
    "musql"
    
    #2.移除并返回key对应的list的最后一个元素
    127.0.0.1:6379> rpop alist
    "bbb"
    
    #3.返回存储在key的列表中的指定范围的元素
    127.0.0.1:6379> lrange alist 0 10
    1) "mongodb"
    2) "redis"
    3) "bbb"
    4) "aaa"
    #注意:start end都是从0开始
    
    其他操作
    #1.返回存储在key里的list的长度
    127.0.0.1:6379> llen alist
    (integer) 3
    
    #2.返回列表中索引对应的值  
    127.0.0.1:6379> lindex alist 2
    "bbb"
    
  • 集合
    Redis集合是唯一字符串的无序集合。 唯一值表示集合中不允许键中有重复的数据。
    一个集合中的最大成员数量为2^32 - 1(即4294967295,每个集合中元素数量可达40亿个)个。

    - SADD key member1 [member2]  将一个或多个成员添加到集合
    - SCARD key   获取集合中的成员数
    - SDIFF key1 [key2]   减去多个集合
    - SDIFFSTORE destination key1 [key2]  减去多个集并将结果集存储在键中
    - SINTER key1 [key2]  相交多个集合
    - SINTERSTORE destination key1 [key2] 交叉多个集合并将结果集存储在键中
    - SISMEMBER key member    判断确定给定值是否是集合的成员
    - SMOVE source destination member 将成员从一个集合移动到另一个集合
    - SPOP key    从集合中删除并返回随机成员
    - SRANDMEMBER key [count] 从集合中获取一个或多个随机成员
    - SREM key member1 [member2]  从集合中删除一个或多个成员
    - SUNION key1 [key2]  添加多个集合
    - SUNIONSTORE destination key1 [key2] 添加多个集并将结果集存储在键中
    - SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]  递增地迭代集合中的元素
    
    设置操作
    // 添加元素
    redis 127.0.0.1:6379> sadd aset redis 
    (integer) 1 
    redis 127.0.0.1:6379> sadd aset mongodb 
    (integer) 1 
    redis 127.0.0.1:6379> sadd aset sqlite 
    (integer) 1 
    redis 127.0.0.1:6379> sadd aset sqlite 
    (integer) 0 
    redis 127.0.0.1:6379> smembers aset  
    1) "sqlite" 
    2) "mongodb" 
    3) "redis"
    #aset 为键
    #注意 :如果被添加两次,但是由于集合的唯一属性,所以它只算添加一次。
    
    获取操作
    // 返回key集合中所有元素
    redis 127.0.0.1:6379> smembers aset  
    
    //返回集合元素个数
    redis 127.0.0.1:6379> scard aset  
    

五、Redis与Python交互

- 安装
  pip3 install redis

- 说明
  from redis import StrictRedis
  这个模块中提供了StrictRedis对象(Strict严格),用于连接redis服务器,并按照不同类型提供 了不同方法,进行交互操作
  StrictRedis对象方法:
  通过init创建对象,指定参数host、port与指定的服务器和端口连接,host默认为localhost,port默认为6379,db默认为0 sr = StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)

- 使用
from redis import  *

# 创建一个StrictReids对象,与redis服务器建立连接
sr = StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)

#1.增
try:
    result = sr.set('py1', 'gj')
    # result如果为true,则表示添加成功
    print(result)
except Exception as e:
    print(e)
    
#2.删
#result = sr.delete('py1')
#print(result)

#3.改
result = sr.set('py1','he')

#4.查
#如果建不存在,则返回None
result = sr.get('py1')

#5.获取建
result = sr.keys()

备注: 默认redis是绑定127.0.0.1,连接远程是连接不了的。
编辑redis配置文件: sudo vi /etc/redis/redis.conf
找到 bind 127.0.0.1 改为 bind 0.0.0.0

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