一、字符串操作

1. set命令

1）set命令详解

基本语法与参数
- 命令格式：set key value [ex 秒数]/[px 毫秒数][nx]/[xx]
- 有效期设置：
  - ex参数：以秒为单位设置过期时间，如set a 1 ex 10表示10秒有效
  - px参数：以毫秒为单位设置过期时间，如set a 1 px 9000表示9秒有效
- 注意事项：
  - ex和px不要同时使用，否则以后面的参数为准
  - 例如set a 1 ex 100 px 9000实际以9000毫秒为准
条件参数nx/xx
- nx(not exist)：
  - 仅当key不存在时才执行操作
  - 示例：set site www.baidu.com nx，若site已存在则操作无效
- xx(exist)：
  - 仅当key存在时才执行操作（相当于修改）
  - 示例：set site www.google.com xx，若site不存在则操作无效
- 默认行为：
  - 不加参数时：key不存在则创建，存在则修改
有效期冲突处理
- 冲突规则：
  - 当ex和px同时指定时，以后面的参数为准
  - 示例：set search www.baidu.com ex 10 px 1567实际以1567毫秒为准
- 实际应用：
  - 建议只使用一种时间单位（秒或毫秒）
  - 毫秒级精度更高，适合需要精确控制的场景
相关辅助命令
- ttl命令：查看key剩余生存时间（秒）
- pttl命令：查看key剩余生存时间（毫秒）
- persist命令：移除key的过期时间，使其永久有效
- flushdb命令：清空当前数据库所有key
批量操作命令
- mset命令：一次性设置多个键值对
  - 示例：mset key1 v1 key2 v2...
- mget命令：一次性获取多个key的值
  - 示例：mget key1 key2...

2）mset命令

批量设置：一次性设置多个键值对，语法为mset key1 value1 key2 value2...
实例演示：如mset a aman b bold c controller d diamond同时设置四个键值
效率优势：相比多次使用set命令，减少网络往返时间，提升操作效率
注意事项：所有键值必须成对出现，若参数数量为奇数会报错

3）mget命令

批量获取：一次性获取多个键的值，语法为mget key1 key2...
实例演示：如mget a b c可同时获取键a、b、c对应的值
返回值顺序：返回值的顺序与请求键的顺序严格对应
特殊处理：当某个键不存在时，返回列表中对应位置显示(nil)
性能对比：与循环执行get命令相比，显著减少网络开销
相关字符串操作
- 过期时间设置：
  - ex参数设置秒级过期（如set a 1 ex 10）
  - px参数设置毫秒级过期（如set a 1 px 9000）
  - 同时存在时以后出现的参数为准
- 条件设置：
  - nx：仅当键不存在时设置（类似setnx）
  - xx：仅当键存在时设置
- 字符串修改：
  - setrange key offset value：从指定偏移量开始修改字符串
  - 偏移量超长时自动用0x00填充（如setrange greet 6 !）

4）setrange命令

基本功能
- 命令格式: setrange key offset value
- 核心作用: 修改字符串中指定偏移位置的字节内容
- 操作原理: 从字符串的offset偏移位置开始，用value值进行覆盖替换
基础示例
- 示例演示:
- 偏移规则: 字符串偏移量从0开始计算，如"hello"中h=0，e=1，l=2...
边界情况处理
- 超长偏移处理: 当offset超过原字符串长度时，中间空缺部分会自动用
  0x000x000x00
  填充
- 填充示例:
- 内存变化: 命令返回值为修改后的字符串总长度
实战案例
- 应用场景: 可用于实现文字游戏功能
- 案例演示:
- 注意事项: 替换内容长度可以与原内容不同，但会影响最终字符串长度
特殊字符处理
- 空位填充: 偏移量超过字符串长度时，中间空位会显示为
  0x000x000x00
- 显示效果: 在Redis客户端中会直接显示为\x00字符
- 内存占用: 这些填充字符会占用实际存储空间

5）append命令

功能描述: 将指定value追加到key的原值末尾
语法格式: append key value
操作示例:
- 原值"he11o\x00!"执行append word @@后变为"he11o\x00!@@"
- 演示了在字符串尾部追加内容的实际效果
特点:
- 操作简单直接，类似字符串拼接
- 会修改原始键值对内容
- 返回值为操作后字符串的总长度

6）getrange命令

功能描述: 获取字符串中指定范围的子串
语法格式: getrange key start stop
下标规则:
- 左数从0开始，右数从-1开始
- 示例：getrange title 0 3返回"chin"
- 示例：getrange title 1 -2返回"hines"
边界情况:
- 当
  start>=lengthstart >= lengthstart>=length
  时返回空字符串
- 当
  stop>=lengthstop >= lengthstop>=length
  时截取至字符串结尾
- 当start位置在stop右边时返回空字符串
注意事项:
- 范围包含start和stop位置字符
- 支持正负索引混合使用

7）getset命令

功能描述: 获取旧值并设置新值
语法格式: getset key newvalue
特点:
- 原子性操作，保证线程安全
- 返回值为修改前的旧值
- 示例：set cnt 0后执行getset会返回0
使用场景:
- 需要获取当前值并更新的场景
- 计数器等需要原子操作的场景

8）setrange命令

功能描述: 从指定位置开始修改字符串内容
语法格式: setrange key offset value
操作示例:
- setrange word 2 ??将"he11o"修改为"he??o"
- setrange word 6 !在超出位置填充空字节后添加字符
特点:
- 可以覆盖原有内容
- 当offset超过原字符串长度时用空字节(
  \x00\x00\x00
  )填充
- 返回值为修改后字符串的总长度
与append区别:
- setrange可指定修改位置
- append只能在末尾追加

9）getrange命令

基本语法: getrange key start stop
作用: 获取字符串中
[start,stop][start,stop][start,stop]
范围的子串
下标规则:
- 左数从
  000
  开始
- 右数从
  −1-1−1
  开始（倒数第一个字符）
getrange命令使用示例
- 正向索引示例:
  - set title 'chinese'后
  - getrange title 0 3返回"chin"
  - 解释: 包含第0到第3个字符（含两端）
- 反向索引示例:
  - getrange title 1 -2返回"hines"
  - 应用场景: 如处理动词时去掉"ing"后缀
    - 例：getrange status 0 -4可取出"work"（原词为"working"）
特殊情况处理
- 边界条件:
  - 空字符串情况:
    - 当
      start≥lengthstart \geq lengthstart≥length
      （超出字符串长度）
    - 当
      startstartstart
      在
      stopstopstop
      右边（如
      start=6start=6start=6
      ,
      stop=3stop=3stop=3
      ）
  - 截断处理:
    - 当
      stop≥lengthstop \geq lengthstop≥length
      时自动截取至字符串结尾
- 记忆要点:
  - 范围包含两端字符（闭区间）
  - 反向索引时
    −1-1−1
    表示最后一个字符
  - 无效范围返回空字符串而非报错
- 相关命令:
  - getset key newvalue: 获取旧值并设置新值
  - 示例：计数器场景中getset cnt 1返回"0"并更新值为1

10）getset命令

功能特点：同时执行获取旧值和设置新值两个操作，原子性保证数据一致性
典型应用：状态更新场景（如睡眠->起床->工作状态变更）
返回值说明：返回的是被替换前的旧值
操作示例：
效率优势：相比先get再set的两步操作，减少网络往返时间

11）incr和decr命令

incr和decr的基本操作
- 基础功能：
  - incr key：将key存储的值加1，返回增加后的值
  - decr key：将key存储的值减1，返回减少后的值
- 特殊处理：
  - 不存在的key会被当作0处理后再执行操作
  - 数值范围限制为64位有符号整数
- 操作示例：
应用场景：秒杀和抢票设计
- 设计原理：利用内存操作的高性能和原子性特征
- 实现方案：
  - 初始化商品数量：set product_count 100000
  - 用户抢购时执行：decr product_count
  - 返回值≥0表示抢购成功，<0表示库存不足
- 优势分析：
  - 避免直接操作关系型数据库
  - 资格确认与实际订单分离
  - 支持高并发请求处理
- 注意事项：需要后续异步处理真实订单数据
incrby和decrby命令
- 扩展功能：
  - incrby key increment：按指定整数值增加
  - decrby key decrement：按指定整数值减少
  - incrbyfloat key increment：支持浮点数增量
- 操作示例：
- 使用场景：适用于需要批量调整数值的场景，如积分批量增减、年龄跨年更新等

12）incrby和decrby命令

整型增减:
- incrby key number：将键值增加指定整数，如incrby age 90将age从2增加到92
- decrby key number：将键值减少指定整数，如decrby age 3将age从19减少到16
- 基础命令incr/decr是增减1的特例，如decr age使20变为19
浮点增减:
- incrbyfloat key floatnumber：支持浮点数增量，如incrbyfloat age 3.5使92变为95.5
- 特殊场景：适用于需要半岁概念的场景（如29.5岁），演示中通过incrbyfloat age 0.5实现

13）setbit命令

位读取:
- getbit key offset：获取值二进制表示的指定位（左起从0编号）
- 示例：字符'A'的二进制中，第1位为1，第2位为0，第7位为1
位修改:
- setbit key offset value：设置指定位的值并返回旧值
- 注意事项：
  - offset过大会自动填充中间位为0
  - 演示中将字符'Q'通过位操作变为'q'（修改第7位）
位运算:
- BITOP operation destkey key1 [key2...]：支持AND/OR/NOT/XOR四种位运算
- 特殊限制：NOT操作只能对单个key进行
- 案例：通过bitop or char char lower实现大小写转换

14）例题:字母大小写转换

ASCII码与大小写转换原理
- 大小写ASCII码差异：大写字母与小写字母在ASCII码表中相差32，例如大写A是65，小写a是97。
- 二进制位规律：大写字母与小写字母的二进制表示在第5位（从右数第3位）不同，大写为0，小写为1。如A(65)是01000001，a(97)是01100001。
- 转换方法：通过位操作直接加减32即可实现大小写转换，比if-else判断更高效。
Redis位操作命令
- setbit命令：
  - 功能：设置指定偏移量上的二进制位值
  - 语法：setbit key offset value
  - 返回值：该位上的旧值
  - 注意事项：offset过大会自动填充0
- getbit命令：
  - 功能：获取指定偏移量上的二进制位值
  - 语法：getbit key offset
  - 编号规则：从左从0开始编号
BITOP位运算
- 功能：对多个key进行位运算并将结果保存到目标key
- 支持的运算：AND(与)、OR(或)、NOT(非)、XOR(异或)
- 语法：BITOP operation destkey key1 [key2...]
- 应用场景：可用于批量处理二进制数据，如同时修改多个标志位
通用大小写转换实现
- 核心思路：利用ASCII码中大小写字母固定的32差值
- 优势：无需逐个字母判断，通过统一位操作即可完成
- 实现步骤：
  - 获取字符的ASCII码值
  - 通过位操作修改第5位
  - 将结果写回Redis
- 效率对比：比传统的条件判断方法更高效，特别适合批量处理

2. setbit命令详解

基本原理：通过修改ASCII码的二进制位实现大小写转换
关键位：ASCII码中第2位(偏移量2)决定大小写，1为小写，0为大写
操作示例：
- 将字符'A'变为'a'：setbit char 2 1
- 将字符'b'变为'B'：setbit char 2 0
- 获取字符值：get char

1）例题:设置字符为小写

解题步骤：
- 确定要修改的位偏移量（ASCII码第2位）
- 使用setbit命令将该位设为1
- 验证结果使用get命令
关键点：无论原字符是什么，通过修改第2位都能实现大小写转换

1）setbit命令的注意事项

参数限制：
- offset最大值为
  232−12^{32}-1232−1
  （4294967295）
- 超过限制会报错："ERR bit offset is not an integer or out of range"
自动填充：当offset过大时，中间会自动填充0
内存影响：大offset操作会占用大量内存（最大512MB）
位操作原理
- 内存计算：
  - 最大offset为N时，需要
    (N+1)/8(N+1)/8(N+1)/8
    个字节
  - 2322^{32}232
    位 = 512MB内存
- 验证方法：
  - 尝试setbit char 4294967296 1会报错
  - setbit char 4294967295 1可以成功
BITOP命令
- 操作类型：AND、OR、NOT、XOR
- 使用示例：
  - bitop or char char lower 将字符转为小写
  - NOT操作只能对单个key进行
- 注意事项：操作结果会保存到destkey中

3. bitop命令

1）bitop命令介绍

基本语法: bitop operation destkey key1 [key2...]
操作类型:
- AND: 按位与操作
- OR: 按位或操作
- NOT: 按位非操作（注意：NOT操作只能对单个key执行）
- XOR: 按位异或操作
存储机制: 将操作结果保存到destkey中
字符串限制:
- offset最大值为
  232−12^{32}-1232−1
- 由此可推出最大字符串长度为512MB

2）bitop操作示例

setbit使用:
- setbit lower 7 0：将lower键的第7位设为0
- setbit lower 2 1：将lower键的第2位设为1
get操作验证:
- get lower：查看设置后的二进制值
- set char Q：设置字符'Q'
- bitop or char char lower：对char和lower执行OR操作后存回char
- 结果验证：get char返回"q"，说明大小写转换成功

3）位操作与字符串变化

位操作本质:
- 通过设置特定bit位（如第2位）为1，创建"触发器键"
- OR操作特性：任何值与触发器OR操作后，对应位必然变为1
- AND操作特性：与特定掩码AND操作可清除指定位
最大偏移量验证:
- setbit char 4294967295 1：成功设置最大偏移量
- setbit char 4294967296 1：报错"bit offset out of range"
内存计算:
- 最大字符串值计算公式：
  232∗2−3=512MB2^{32}*2^{-3}=512MB232∗2−3=512MB
- 每个字节对应8个bit位

4）大小写转换操作

小写转换器:
- setbit lower 2 1：设置第2位为1（ASCII大小写差异位）
- 任何字符与lower执行OR操作后，对应字母变为小写
- 示例：'Q'（01010001）OR lower → 'q'（01110001）
大写转换器:
- 创建特定掩码（如11011111）
- 通过AND操作清除第5位实现大写转换
实际应用:
注意事项:
- NOT操作只能作用于单个key
- 位操作会直接修改原始值，建议先备份重要数据
- 大偏移量操作可能影响性能，需谨慎使用

二、知识小结

知识点	核心内容	关键参数/用法	应用场景
SET命令	设置字符串类型键值	EX(秒级过期)、PX(毫秒级过期)、NX(仅不存在时设置)、XX(仅存在时更新)	缓存设置、分布式锁
MSET/MGET	批量设置/获取多个键值	原子性操作多个键值对	初始化配置、批量数据查询
SETRANGE	修改字符串指定偏移量内容	offset(从0开始)、自动用0x00填充空缺	字符串局部修改、掩码处理
GETRANGE	获取字符串子串	支持负偏移量(从-1开始反向计数)	提取固定格式数据(如文件扩展名)
APPEND	字符串追加操作	自动扩展原始字符串	日志追加、消息队列
INCR/DECR	原子增减操作	INCRBY/DECRBY指定步长、INCRBYFLOAT浮点增减	计数器、秒杀库存控制
位操作	二进制位级别操作	SETBIT(设置特定位)、BITOP(位运算AND/OR/XOR)	布隆过滤器、权限位图
GETSET	获取旧值并设置新值	原子性取值+更新操作	状态机转换记录
字符串限制	最大长度限制	通过位偏移推算最大支持512MB字符串	大数据存储场景