一，NoSQL介绍

NoSQL（Not Only SQL）泛指非关系型数据库，用于解决传统关系型数据库（如 MySQL、PostgreSQL）在大数据、高并发、灵活数据模型等场景下的局限性。NoSQL 数据库通常具有高扩展性、高性能、灵活的数据模型等特点。

1.1 NoSQL的特点

特性	说明
灵活的数据模型	不需要预定义表结构，支持动态字段（如JSON、键值对、图结构等）。
高扩展性	支持水平扩展（通过分片、集群），适合海量数据存储。
高性能	优化读写速度，适合高并发场景（如缓存、实时分析）。
弱一致性（部分）	部分NoSQL数据库采用最终一致性（如Cassandra），而非强一致性（如ACID）。

1.2 NoSQL 的常见类型

键值存储（Key-Value Store）
- 特点：最简单的NoSQL模型，数据以键值对（Key-Value）形式存储。
- 适用场景：缓存、会话存储、配置管理。
- 代表数据库：
  - Redis（内存数据库，支持持久化）
  - DynamoDB（AWS托管，自动扩展）
  - Etcd（分布式键值存储，用于Kubernetes）
文档数据库（Document Store）
- 特点：存储半结构化数据（如JSON、XML），支持嵌套结构。
- 适用场景：内容管理、用户配置、日志存储。
- 代表数据库：
  - MongoDB（最流行的文档数据库）
  - CouchDB（支持离线同步）
  - Firestore（Google的实时文档数据库）
列族存储（Column-Family Store）
- 特点：数据按列存储（而非行），适合大规模数据分析。
- 适用场景：日志分析、时序数据、大数据存储。
- 代表数据库：
  - Cassandra（高可用、分布式）
  - HBase（基于Hadoop，适合大数据）
  - ScyllaDB（高性能，兼容Cassandra）
图数据库（Graph Database）
- 特点：以图（节点+边）存储数据，适合复杂关系分析。
- 适用场景：社交网络、推荐系统、欺诈检测。
- 代表数据库：
  - Neo4j（最流行的图数据库）
  - ArangoDB（多模型，支持图+文档）
  - Dgraph（分布式图数据库）

1.3 NoSQL vs SQL（关系型数据库）

对比项	NoSQL	SQL（关系型数据库）
数据模型	灵活（无固定模式）	固定表结构（Schema）
扩展性	水平扩展（分布式）	垂直扩展（单机优化）
事务支持	部分支持（如MongoDB 4.0+）	完整ACID事务（如MySQL）
查询语言	无标准（各数据库不同）	SQL（标准化）
适用场景	大数据、高并发、灵活数据	强一致性、复杂查询、事务需求

1.4 NoSQL 的典型应用场景

缓存加速（如Redis）
实时数据处理（如MongoDB存储日志）
社交网络关系（如Neo4j存储用户关系）
物联网时序数据（如Cassandra存储传感器数据）
内容管理系统（如Firestore存储动态内容）

1.5 如何选择 NoSQL 数据库

需要缓存？ → Redis
存储JSON文档？ → MongoDB
超大规模数据分析？ → Cassandra/HBase
复杂关系分析？ → Neo4j
需要ACID事务？ → 考虑 SQL 或 MongoDB（4.0+支持事务）

二，Redis介绍

Redis 诞生于 2009 年全称是 Remote Dictionary Server，远程词典服务器，是一个基于内存的键值型 NOSOL 数据库

Redis 特征：

数据结构多样性：Redis支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合、位图等，这使得它非常灵活，能够应对各种不同的用例。
事务支持：Redis支持事务，允许将多个操作作为一个原子操作进行执行，这可以确保多个命令在一个事务中要么全部成功，要么全部失败。
内存存储：Redis将数据存储在内存中，因此读取速度非常快，适用于对响应时间要求严格的应用。
持久性：虽然Redis是内存数据库，但它支持数据持久化，可以将数据保存到磁盘，以防止数据丢失。Redis提供两种主要的持久化方式：RDB快照和AOF日志。
高可用性：Redis可以配置为具有主从复制，即一个主节点和多个从节点，以提供数据的备份和故障恢复。
支持多语言客户端
缓存：Redis常用于缓存层，用来加速读取频繁的数据，如数据库查询结果、API响应等。由于其高性能和低延迟特性，Redis非常适合作为缓存系统的组件。
集群：Redis支持集群模式，可以将数据分布在多个节点上，以提供更高的可扩展性和负载均衡。

Redis 的使用场景包括但不限于缓存、实时分析、会话存储、排行榜、队列、发布 / 订阅系统等。

二，Redis客户端

2.1 Redis命令行客户端

Redis 安装完成后就自带了命令行客户端: redis-cli，使用方式如下：

redis-cli [options] [commonds]

其中常见的 options 有：

-h 127.0.0.1指定要连接的redis节点的IP地址，默认是127.0.0.1
-p 6379：指定要连接的redis节点的端口，默认是6379
-a 123456 指定redis的访问密码

其中 commonds 就是 Redis 的操作命令，例如：

ping 与redis服务端做心跳测试，服务端正常就会返回pong
不指定commond时，会进入redis-cli的交互控制台

2.2 Redis图形化客户端

直接去 Github 仓库找即可：https://github.com/lework/RedisDesktopManager-Windows/releases

三，Redis常见命令

3.1 Redis的数据结构

Redis 是一个 key-value 的数据库，key 一般是 String 类型，不过 value 的类型多种多样

3.2 Redis通用命令

KEYS（查找匹配的 key）

作用：查找符合模式的 key（生产环境慎用，可能导致性能问题）。

语法：

KEYS pattern

示例：

# 插入测试数据
SET hello "world"
SET hallo "redis"
SET heello "example"

# 查询单个字符匹配（? 代表一个字符）
KEYS h?llo      # 返回 hallo（匹配 h + 任意1字符 + llo）

# 查询多个字符匹配（* 代表任意多个字符）
KEYS h*llo      # 返回 hello, hallo, heello（匹配 h + 任意字符 + llo）

DEL（删除 key）

作用：删除一个或多个 key。
语法：

DEL key [key ...]

示例：

# 删除单个 key
DEL hello       # 删除 key="hello"

# 删除多个 key
DEL hallo heello

EXISTS（检查 key 是否存在）

作用：判断 key 是否存在（存在返回 1，不存在返回 0）。
语法：
```
EXISTS key
```
示例：
```
EXISTS hello    # 返回 1（存在）或 0（不存在）
```

EXPIRE（设置 key 过期时间）

作用：给 key 设置有效期（单位：秒），到期自动删除。
语法：

EXPIRE key seconds

示例：

# 设置 key="temp_data" 10秒后过期
SET temp_data "test"
EXPIRE temp_data 10

# 10秒后，temp_data 自动删除

TTL（查看 key 剩余存活时间）
作用：返回 key 的剩余生存时间（单位：秒）。
- -2：key 不存在
- -1：key 存在但没有设置过期时间
- >=0：剩余秒数
语法：
TTL key
示例：
TTL temp_data # 返回剩余秒数（如 5），或 -1/-2

SELECT（切换数据库）

作用：Redis 默认有 16 个数据库（0-15），SELECT 用于切换。
语法：

SELECT index

示例：

SELECT 1        # 切换到数据库 1
SET db1_key "value_in_db1"

SELECT 0        # 切换回默认数据库 0

MOVE（移动 key 到另一个数据库）

作用：将当前数据库的 key 移动到另一个数据库。
语法：
```
MOVE key db_index
```
示例：
```
# 将 key="mykey" 从当前数据库移动到数据库 2
MOVE mykey 2
```

RENAME（重命名 key）

作用：修改 key 的名称（如果新 key 已存在，会覆盖旧值）。
语法：

RENAME old_key new_key

示例：

SET old_name "redis"
RENAME old_name new_name   # 修改 key 名
GET new_name              # 返回 "redis"

TYPE（查看 key 的数据类型）

作用：返回 key 存储的数据类型（如 string、hash、list 等）。
语法：
```
TYPE key
```
示例：
```
SET name "Alice"
TYPE name        # 返回 "string"

LPUSH tasks "task1"
TYPE tasks       # 返回 "list"
```

命令很简单，忘记了直接去查官方文档：Commands | Redis

通用命令一共分 3 类

查询：keys，EXISTS，TTL，TYPE
修改：EXPIRE，RENAME，MOVE，SELECT
删除：DEL

四 Redis常用数据类型

4.1 String类型

String 类型是 Redis 最基础的数据结构，适用于 缓存、计数器、分布式锁 等场景，根据字符串的格式不同，又可以分为 3 类

string：普通字符串
int：整数类型，可以做自增、自减操作
float：浮点类型，可以做自增、自减操作

不管是哪种格式，底层都是字节数组形式存储，只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过512m

String 的核心特性

灵活的数据格式：
- 普通字符串（如 "hello"）。
- 数字（整型/浮点型，支持自增操作）。
- 二进制数据（如 ProtoBuf、JSON 序列化后的数据）。
高性能：所有操作时间复杂度均为 O(1)。
原子性操作：如 INCR、APPEND 等命令是线程安全的。

String 的常见命令

基本操作

命令	作用	示例
`SET key value`	设置键值对（覆盖旧值）	`SET username "Alice"`
`GET key`	获取键的值	`GET username` → 返回 `"Alice"`
`DEL key`	删除键	`DEL username`
`EXISTS key`	检查键是否存在	`EXISTS username` → 返回 `1` 或 `0`

示例：

SET greeting "Hello, Redis!"
GET greeting  # 返回 "Hello, Redis!"

批量操作

命令作用示例
MSET key1 value1 key2 value2 批量设置多个键值对 MSET k1 "v1" k2 "v2"
MGET key1 key2 批量获取多个键的值 MGET k1 k2 → 返回 ["v1", "v2"]

示例：
```
MSET name "Bob" age 30
MGET name age  # 返回 ["Bob", "30"]
```

命令	作用	示例
`MSET key1 value1 key2 value2`	批量设置多个键值对	`MSET k1 "v1" k2 "v2"`
`MGET key1 key2`	批量获取多个键的值	`MGET k1 k2` → 返回 `["v1", "v2"]`

数字操作

命令	作用	示例
`INCR key`	将整数值自增 1	`INCR counter` → `1`
`INCRBY key increment`	将整数值自增指定步长	`INCRBY counter 5` → `6`
`INCRBYFLOAT key increment`	将浮点数值自增指定步长	`INCRBYFLOAT price 0.5`
`DECR key`	将整数值自减 1	`DECR stock` → `99`

示例：

SET views 100
INCR views      # views = 101
INCRBY views 10 # views = 111

条件操作

命令	作用	示例
`SETNX key value`	仅当键不存在时设置值	`SETNX lock 1`（实现分布式锁）
`SETEX key seconds value`	设置值并指定过期时间（秒）	`SETEX session 3600 "token"`
`PSETEX key milliseconds value`	设置值并指定过期时间（毫秒）	`PSETEX temp 5000 "data"`

示例：

SETNX lock 1  # 如果 lock 不存在，则设置成功（返回 1）
SETEX cache:user:1 60 "{...JSON数据...}"  # 60秒后自动删除

字符串操作

命令	作用	示例
`APPEND key suffix`	向字符串尾部追加内容	`APPEND greeting "!!"` → `"Hello!!"`
`STRLEN key`	获取字符串长度	`STRLEN greeting` → `5`
`GETRANGE key start end`	获取子字符串（支持负数索引）	`GETRANGE greeting 0 3` → `"Hell"`
`SETRANGE key offset value`	替换字符串指定位置的内容	`SETRANGE greeting 6 "Redis"`

示例：

SET msg "Hello"
APPEND msg " World"  # msg = "Hello World"
GETRANGE msg 6 -1    # 返回 "World"

KEY 的结构

Redis 的 key 允许有多个单词形成层级结构，多个单词之间用:隔开，格式如下

例如我们的项目名称叫heima，有user和product两种不同类型的数据，我们可以这样定义 key:

user相关的key：heima:user:1
product相关的key：heima:product:1

如果 Value 是一个 ava 对象，例如一个 User 对象，则可以将对象序列化为 JSON 字符串后存储:

4.2 Hash类型

Hash（哈希）是 Redis 中一种字段 - 值（field-value）映射表结构，适合存储对象型数据（如用户信息、商品详情）。每个 Hash 可以存储 2³² - 1 个键值对（约 40 亿）。

核心特性

结构化存储：类似 JSON 对象，一个 key 对应多个 field-value。
```
user:1 = { "name":"Alice", "age":25, "email":"alice@example.com" }
```
高效访问：单个字段的读写复杂度为 O(1)。
内存优化：多个字段共享同一个 key，比多个 String 更省内存。

Hash 的常用命令

基础操作

命令	作用	示例
`HSET key field value`	设置字段值	`HSET user:1 name "Alice"`
`HGET key field`	获取字段值	`HGET user:1 name` → `"Alice"`
`HDEL key field`	删除字段	`HDEL user:1 email`
`HEXISTS key field`	检查字段是否存在	`HEXISTS user:1 age` → `1`

示例：

HSET product:100 name "iPhone" price 5999 stock 100
HGET product:100 price  # 返回 "5999"

批量操作

命令	作用	示例
`HMSET key field1 value1 ...`	批量设置字段（旧版）	`HMSET user:2 name "Bob" age 30`
`HMGET key field1 field2 ...`	批量获取字段值	`HMGET user:2 name age`
`HGETALL key`	获取所有字段和值	`HGETALL user:2`

示例：

HMSET employee:101 name "Charlie" department "IT" salary 8000
HMGET employee:101 name salary  # 返回 ["Charlie", "8000"]

数字操作

命令作用示例
HINCRBY key field increment 整数字段自增 HINCRBY product:100 stock -1（库存-1）
HINCRBYFLOAT key field increment 浮点数字段自增 HINCRBYFLOAT account:1 balance 50.5

示例：
```
HSET counter:page_views home 0
HINCRBY counter:page_views home 1  # home访问量+1
```
查询字段信息

命令作用示例
HKEYS key 获取所有字段名 HKEYS user:1 → ["name", "age"]
HVALS key 获取所有字段值 HVALS user:1 → ["Alice", "25"]
HLEN key 获取字段数量 HLEN user:1 → 2

命令	作用	示例
`HINCRBY key field increment`	整数字段自增	`HINCRBY product:100 stock -1`（库存-1）
`HINCRBYFLOAT key field increment`	浮点数字段自增	`HINCRBYFLOAT account:1 balance 50.5`

命令	作用	示例
`HKEYS key`	获取所有字段名	`HKEYS user:1` → `["name", "age"]`
`HVALS key`	获取所有字段值	`HVALS user:1` → `["Alice", "25"]`
`HLEN key`	获取字段数量	`HLEN user:1` → `2`

总结，Hash 的命令与 String 的命令很类似，记忆方法是在前面加上H，而且 Hash 多了 4 个 String 没有的方法

HLEN：获取字段数量
HGETALL：获取所有字段和值
HKEYS：获取所有字段名
HVALS：获取所有字段值

4.3 List类型

List 是 Redis 的 双向链表数据结构，支持在头部 / 尾部高效插入和删除元素，适合实现 栈、队列、消息流 等场景。

List 的核心特性

有序性：元素按插入顺序排列。
可重复：允许存储相同值。
操作高效：
- 头部/尾部操作：O(1) 时间复杂度。
- 中间操作（如按索引查询）：O(n) 时间复杂度。

常用来存储一个有序数据，例如：朋友圈点赞列表，评论列表等

List 常用命令

插入元素

命令	作用	示例
`LPUSH key element`	在列表头部插入元素	`LPUSH tasks "task1"`
`RPUSH key element`	在列表尾部插入元素	`RPUSH tasks "task2"`
`LINSERT key BEFORE/AFTER pivot element`	在指定元素前/后插入	`LINSERT tasks BEFORE "task2" "urgent"`

示例：

LPUSH messages "hello"    # 列表: ["hello"]
RPUSH messages "world"   # 列表: ["hello", "world"]
LINSERT messages BEFORE "world" "Redis"  # 列表: ["hello", "Redis", "world"]

删除元素

命令	作用	示例
`LPOP key`	移除并返回头部第一个元素	`LPOP tasks` → 返回 "task1"
`RPOP key`	移除并返回尾部最后一个元素	`RPOP tasks` → 返回 "task2"
`LREM key count element`	删除指定值的元素（`count=0` 删除所有匹配）	`LREM tasks 0 "spam"`

示例：

LPOP messages       # 移除 "hello"，列表剩余: ["Redis", "world"]
LREM messages 1 "Redis"  # 删除 1 个 "Redis"，列表剩余: ["world"]

查询元素

命令	作用	示例
`LRANGE key start stop`	获取指定索引范围的元素（支持负数索引）	`LRANGE tasks 0 -1`（获取全部）
`LINDEX key index`	获取指定位置的元素	`LINDEX tasks 0` → 返回第一个元素
`LLEN key`	获取列表长度	`LLEN tasks` → 返回元素数量

示例：

LRANGE messages 0 -1  # 返回所有元素: ["world"]
LINDEX messages 0     # 返回 "world"
LLEN messages         # 返回 1

阻塞操作（适合消息队列）

命令作用示例
BLPOP key timeout 阻塞式弹出头部元素（列表为空时等待） BLPOP tasks 10（等待10秒）
BRPOP key timeout 阻塞式弹出尾部元素 BRPOP tasks 5

适用场景：实现简单的消息队列（生产者 - 消费者模型）。

命令	作用	示例
`BLPOP key timeout`	阻塞式弹出头部元素（列表为空时等待）	`BLPOP tasks 10`（等待10秒）
`BRPOP key timeout`	阻塞式弹出尾部元素	`BRPOP tasks 5`

4.4 Set类型

Set（集合）是 Redis 中的无序、唯一元素集合，底层由哈希表实现，支持高效的添加、删除、查找操作（时间复杂度均为O(1)）。每个 Set 最多可存储 2³² - 1 个元素（约 40 亿）。

核心特性

唯一性：自动去重，重复元素无法插入。
无序性：元素无固定顺序，但支持随机获取。
集合运算：支持并集（SUNION）、交集（SINTER）、差集（SDIFF）。
高性能：所有操作均基于哈希表，效率极高。

Set 的常用命令

基本操作

命令	作用	示例
`SADD key member1 member2`	添加元素（自动去重）	`SADD tags "redis" "db"`
`SREM key member`	删除指定元素	`SREM tags "db"`
`SMEMBERS key`	获取所有元素（无序）	`SMEMBERS tags` → `["redis"]`
`SISMEMBER key member`	判断元素是否存在	`SISMEMBER tags "redis"` → `1`

示例：

SADD fruits "apple" "banana" "orange"
SMEMBERS fruits  # 可能返回 ["apple", "banana", "orange"]（无序）
SREM fruits "banana"

集合运算

命令	作用	示例
`SINTER key1 key2`	返回多个集合的交集	`SINTER set1 set2`
`SUNION key1 key2`	返回多个集合的并集	`SUNION set1 set2`
`SDIFF key1 key2`	返回第一个集合的差集	`SDIFF set1 set2`
`SINTERSTORE dest key1 key2`	存储交集到新集合	`SINTERSTORE result set1 set2`

示例：

SADD group1 "user1" "user2" "user3"
SADD group2 "user2" "user3" "user4"
SINTER group1 group2  # 返回 ["user2", "user3"]

随机操作

命令作用示例
SPOP key [count] 随机移除并返回元素（抽奖场景） SPOP prizes 1
SRANDMEMBER key [count] 随机返回元素（不删除） SRANDMEMBER users 2

示例：
```
SADD raffle "ticket1" "ticket2" "ticket3"
SPOP raffle  # 随机抽出一个奖品（如 "ticket2"）
```
统计与移动

命令作用示例
SCARD key 获取集合元素数量 SCARD tags → 3
SMOVE source dest member 将元素移动到另一个集合 SMOVE set1 set2 "apple"

命令	作用	示例
`SPOP key [count]`	随机移除并返回元素（抽奖场景）	`SPOP prizes 1`
`SRANDMEMBER key [count]`	随机返回元素（不删除）	`SRANDMEMBER users 2`

命令	作用	示例
`SCARD key`	获取集合元素数量	`SCARD tags` → `3`
`SMOVE source dest member`	将元素移动到另一个集合	`SMOVE set1 set2 "apple"`

4.5 SortedSet类型

Sorted Set（有序集合，简称 ZSET）是 Redis 中最灵活的数据结构之一，它结合了Set 的去重特性和List 的排序能力，每个元素关联一个分数（score），通过分数自动排序并支持范围查询。

核心特性

唯一性：成员（member）不可重复，但分数（score）可以重复。
有序性：按分数（score）从小到大排序（默认升序）。
高性能：
- 插入/删除/查找：O(log N)（基于跳跃表实现）。
- 范围查询：O(log N + M)（N是元素总数，M是返回数量）。
多用途：支持排名、排行榜、范围筛选等场景。

Sorted Set 常用命令

基本操作

命令	作用	示例
`ZADD key score member`	添加/更新元素（分数可重复）	`ZADD leaderboard 100 "Alice"`
`ZREM key member`	删除指定成员	`ZREM leaderboard "Bob"`
`ZSCORE key member`	获取成员的分数	`ZSCORE leaderboard "Alice"` → `"100"`
`ZINCRBY key increment member`	增加成员的分数	`ZINCRBY leaderboard 50 "Alice"` → `150`

示例：

ZADD players 2000 "Carl" 1500 "Alice" 1800 "Bob"
ZSCORE players "Alice"  # 返回 "1500"

查询操作

命令	作用	示例
`ZRANGE key start stop [WITHSCORES]`	按升序返回排名范围内的成员	`ZRANGE leaderboard 0 2`（返回前3名）
`ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]`	按降序返回排名范围内的成员	`ZREVRANGE leaderboard 0 2`（返回Top3）
`ZRANGEBYSCORE key min max`	返回分数在[min, max]间的成员	`ZRANGEBYSCORE players 1500 2000`
`ZCOUNT key min max`	统计分数范围内的成员数量	`ZCOUNT players 1500 2000` → `3`

示例：

ZADD hits 10 "page1" 20 "page2" 30 "page3"
ZRANGE hits 0 -1 WITHSCORES  # 返回所有成员及分数（升序）

排名与统计

命令	作用	示例
`ZRANK key member`	获取成员升序排名（从0开始）	`ZRANK players "Alice"` → `1`
`ZREVRANK key member`	获取成员降序排名	`ZREVRANK players "Alice"` → `2`
`ZCARD key`	获取集合成员总数	`ZCARD players` → `3`

示例：

ZREVRANK players "Alice"  # 返回降序排名（如第2名）

集合运算

命令作用示例
ZUNIONSTORE dest numkeys key1 key2 并集存储到新集合 ZUNIONSTORE combined 2 set1 set2
ZINTERSTORE dest numkeys key1 key2 交集存储到新集合 ZINTERSTORE result 2 set1 set2

命令	作用	示例
`ZUNIONSTORE dest numkeys key1 key2`	并集存储到新集合	`ZUNIONSTORE combined 2 set1 set2`
`ZINTERSTORE dest numkeys key1 key2`	交集存储到新集合	`ZINTERSTORE result 2 set1 set2`

Redis基础

一，NoSQL介绍

1.1 NoSQL的特点

1.2 NoSQL 的常见类型

1.3 NoSQL vs SQL（关系型数据库）

1.4 NoSQL 的典型应用场景

1.5 如何选择 NoSQL 数据库

二，Redis介绍

二，Redis客户端

2.1 Redis命令行客户端

2.2 Redis图形化客户端

三，Redis常见命令

3.1 Redis的数据结构

3.2 Redis通用命令

四 Redis常用数据类型

4.1 String类型

4.2 Hash类型

4.3 List类型

4.4 Set类型

4.5 SortedSet类型

Redis基础