Python 操作Redis

简介

Redis 是一个高性能的键值存储数据库，支持多种数据结构，并提供了丰富的 API 接口。它被广泛应用于缓存、队列、消息中间件等场景，以及在分布式系统中的数据共享和同步。

本文将介绍如何使用 Python 语言操作 Redis 数据库，包括连接 Redis、基本数据类型的操作、事务处理、Pub/Sub 发布与订阅等。

连接 Redis

在开始之前，我们需要安装 redis-py 这个 Python 模块，它是 Redis 官方推荐的 Python 客户端。

通过以下命令安装 redis-py：

pip install redis

在 Python 代码中，使用以下代码进行连接：

import redis

# 连接 Redis，默认连接本地主机
r = redis.Redis()

# 需要连接远程主机时，指定主机和端口
# r = redis.Redis(host='localhost', port=6379)

字符串类型操作

Redis 的字符串类型是最基本的数据结构，可以存储任何类型的值，比如字符串、数字、JSON 对象等。

设置和获取值

使用 set(key, value) 方法设置字符串类型的值，get(key) 方法获取值。

r.set('name', 'Tom')
print(r.get('name'))

输出：

b'Tom'

删除键值

使用 delete(key) 方法可以删除指定的键值：

r.delete('name')

批量操作

mset(**kwargs) 方法可以同时设置多个键值对，mget(keys, *args) 方法可以同时获取多个键的值：

r.mset({'name': 'Tom', 'age': 25, 'gender': 'male'})
print(r.mget('name', 'age', 'gender'))

输出：

[b'Tom', b'25', b'male']

列表类型操作

Redis 的列表类型是一个双向链表，可以在两端插入和删除元素。

添加和获取元素

使用 lpush(key, *values) 方法在列表的左端插入元素，使用 rpush(key, *values) 方法在列表的右端插入元素。

r.lpush('fruits', 'apple')
r.rpush('fruits', 'banana')
print(r.lrange('fruits', 0, -1))

输出：

[b'apple', b'banana']

删除元素

使用 lpop(key) 方法可以从列表的左端删除元素，使用 rpop(key) 方法可以从列表的右端删除元素。

r.lpop('fruits')
r.rpop('fruits')
print(r.lrange('fruits', 0, -1))

输出：

[]

获取长度

使用 llen(key) 方法可以获取列表的长度：

print(r.llen('fruits'))

输出：

0

散列类型操作

Redis 的散列类型是一个键值对的集合，其中的值可以是字符串、数字等。

设置和获取值

使用 hset(name, key, value) 方法设置散列类型的值，hget(name, key) 方法获取值。

r.hset('student', 'name', 'Tom')
print(r.hget('student', 'name'))

输出：

b'Tom'

删除键值

使用 hdel(name, *keys) 方法可以删除散列类型中的键值：

r.hdel('student', 'name')

批量操作

hmset(name, mapping) 方法可以同时设置散列类型中的多个键值对，hmget(name, keys, *args) 方法可以同时获取散列类型中的多个键的值：

r.hmset('student', {'name': 'Tom', 'age': 18, 'gender': 'male'})
print(r.hmget('student', 'name', 'age', 'gender'))

输出：

[b'Tom', b'18', b'male']

集合类型操作

Redis 的集合类型是无序的字符串集合，可以对集合执行添加、删除、查找、随机获取等操作。

添加元素

使用 sadd(key, *values) 方法向集合中添加元素：

r.sadd('cities', 'Beijing')
r.sadd('cities', 'Shanghai', 'Guangzhou')

获取集合的元素个数

使用 scard(key) 方法可以获取集合中的元素个数：

print(r.scard('cities'))

输出：

3

查找元素是否存在

使用 sismember(key, value) 方法可以判断元素是否存在于集合中：

print(r.sismember('cities', 'Beijing'))
print(r.sismember('cities', 'Chengdu'))

输出：

True
False

随机获取元素

使用 srandmember(key, count=None) 方法可以从集合中随机获取一个元素或多个元素：

print(r.srandmember('cities'))
print(r.srandmember('cities', 2))

删除元素

使用 srem(key, *values) 方法可以从集合中删除指定的元素：

r.srem('cities', 'Beijing')
print(r.smembers('cities'))

输出：

{b'Shanghai', b'Guangzhou'}

有序集合类型操作

Redis 的有序集合类型是一个根据得分进行排序的字符串集合。在有序集合中，每个成员都有一个得分，通过得分可以按照它们的顺序进行排序。

添加元素

使用 zadd(name, *args, **kwargs) 方法向有序集合中添加元素，其中 *args 是成员和对应的得分，**kwargs 是成员和对应的字典形式的得分。得分可以是浮点数或整数。

r.zadd('scores', {'Alice': 60, 'Bob': 70, 'Tom': 80})
r.zadd('scores', Bob=75, Tom=85)

获取集合的元素个数

使用 zcard(name) 方法可以获取有序集合中的元素个数：

print(r.zcard('scores'))

输出：

3

获取指定范围内的元素

使用 zrange(name, start, end, desc=False, withscores=False, score_cast_func=float) 方法可以获取有序集合中排名在指定范围内的元素。

参数说明：

• start：起始排名（0 表示第一个元素）；
• end：结束排名（-1 表示最后一个元素）；
• desc：是否按照得分从大到小排序；
• withscores：是否返回元素和得分。

print(r.zrange('scores', 0, -1, withscores=True))

输出：

[(b'Alice', 60.0), (b'Bob', 75.0), (b'Tom', 85.0)]

获取指定得分范围内的元素

使用 `zrangebyscore(name, min, max,包括 min 和 max 的元素。

print(r.zrangebyscore('scores', 70, 90, withscores=True))

输出：

[(b'Bob', 75.0), (b'Tom', 85.0)]

删除元素

使用 zrem(name, *values) 方法可以从有序集合中删除指定的元素：

r.zrem('scores', 'Alice')
print(r.zrange('scores', 0, -1, withscores=True))

输出：

[(b'Bob', 75.0), (b'Tom', 85.0)]

事务处理

Redis 支持事务处理，可以将多个命令包裹在一个事务中，保证它们的原子性执行。

# 开始事务
pipe = r.pipeline()

# 执行多个命令
pipe.set('name', 'Tom')
pipe.set('age', 25)

# 提交事务
pipe.execute()

发布与订阅

Redis 提供了 Pub/Sub（发布与订阅）功能，可以进行消息的发布和订阅。

发布消息

使用 publish(channel, message) 方法发布消息：

r.publish('channel', 'Hello, Redis!')

订阅消息

使用 subscribe(channel, *channels) 方法订阅消息。可以创建一个订阅对象，并使用 listen() 方法监听消息。

sub = r.pubsub()
sub.subscribe('channel')

for message in sub.listen():
    print(message)

运行结果

{'type': 'subscribe', 'pattern': None, 'channel': b'channel', 'data': 1}
{'type': 'message', 'pattern': None, 'channel': b'channel', 'data': b'Hello, Redis!'}

总结

本文介绍了如何使用 Python 操作 Redis 数据库。涵盖了字符串类型、列表类型、散列类型、集合类型、有序集合类型的基本操作，以及事务处理和发布与订阅功能。通过掌握这些基本操作，可以在 Python 中灵活地使用 Redis 进行数据存储和缓存，以及实现更复杂的功能和应用场景。