使用 Python 操作 Redis 數據庫

1. 簡介

Redis 是是一個高性能的 key-value 數據庫。Redis 支持數據的持久化，可以將內存中的數據保存在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行使用。 Redis不僅僅支持簡單的 key-value 類型的數據，同時還提供 list、set、zset、hash 等數據結構的存儲。

Python 程序要訪問 Redis，需要使用第三方模塊 redis。

2. 安裝模塊 redis

redis 是 python 訪問 Redis 數據庫的模塊。首先檢查是否已經安裝了 redis 模塊，在 python 交互模式下 import redis，如下所示：

>>> import redis
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'redis'

如果出現錯誤：ModuleNotFoundError，則表示還沒有安裝 redis，使用 pip3 install mysql 安裝 redis，如下所示：

$ pip3 install redis
Collecting redis
...
Installing collected packages: redis
Successfully installed redis-3.5.3

3. 連接 redis 數據庫

使用 redis.Redis() 方法連接 redis 數據庫，示例如下：

>>> import redis
>>> db = redis.Redis(host='localhost')
>>> db.set('name', 'ZhangSan')
True
>>> db.get('name')
b'ZhangSan'

• 在第 1 行，引入 redis 模塊
• 在第 2 行，使用 redis.Redis() 方法連接 redis 數據庫，返回一個數據庫連接對象 db
• 在第 3 行，設置鍵 ‘name’ 的值為 ‘ZhangSan’
• 在第 5 行，獲取鍵 ‘name’ 的值
• 在第 6 行，redis 數據庫返回的是字節對象 b’ZhangSan’，而不是字符串 ‘ZhangSan’

在默認情況下，redis 返回的結果是字節對象，通過設定參數 decode_responses=True 使 redis 返回字符串。示例如下：

>>> import redis
>>> db = redis.Redis(host='localhost', decode_responses=True)
>>> db.set('name', 'ZhangSan')
True
>>> db.get('name')
'ZhangSan'

• 在第 2 行，使用 decode_responses=True 的方式連接 redis 數據庫
• 在第 6 行，redis 數據庫返回的是字符串 ‘ZhangSan’，而不是字節對象 b’ZhangSan’

在接下來的小節中，我們使用 decode_responses=True 的方式連接 redis 數據庫，通過數據庫連接對象 db 向 redis 數據庫發送命令。以上連接 redis 數據庫的代碼將不再重復。

4. 根據鍵訪問

4.1 設置和獲取一個鍵

>>> db.set('name', 'imooc')
True
>>> db.get('name')
'imooc'

• 在第 1 行，設置鍵 ‘name’ 的值為 ‘imooc’
• 在第 3 行，獲取鍵 ‘name’ 的值

4.2 設置和獲取多個鍵

>>> db.mset({'name': 'ZhangSan', 'age': 30})
True
>>> db.mget('name', 'age')
['ZhangSan', '30']
>>> db.mget(['name', 'age'])
['ZhangSan', '30']

• 在第 1 行，設置兩個鍵
  • 設置鍵 ‘name’ 的值為 ‘ZhangSan’
  • 設置鍵 ‘age’ 的值為 30
• 在第 3 行，獲取兩個鍵的值
  • mget 返回一個記錄了兩個鍵值的數組
• 在第 5 行，獲取兩個鍵的值的另一種調用方式

4.2 刪除鍵

>>> db.set('name', 'ZhangSan')
>>> db.get('name')
'ZhangSan'
>>> db.delete('name')
1
>>> db.get('name')
>>> db.get('name') == None
True

• 在第 1 行，設置鍵 ‘name’ 的值為 ‘ZhangSan’
• 在第 4 行，使用 delete() 方法刪除鍵 ‘name’
• 刪除鍵 ‘name’ 后，db.get(‘name’) 返回 None

5. 訪問字符串

5.1 獲取字符串的長度

>>> db.set('name', 'www.xianlaiwan.cn')
True
>>> db.strlen('name')
13

• 在第 1 行，設置鍵 ‘name’ 的值為字符串 ‘www.xianlaiwan.cn’
• 在第 3 行，通過 strlen() 方法獲取鍵 ‘name’ 的值的長度

5.2 獲取字符串的子串

>>> db.getrange('name', 0, 2)
'www'
>>> db.getrange('name', 4, 8)
'imooc'
>>> db.getrange('name', 10, 12)
'com'
>>>

• 在第 1 行，獲取字符串中范圍為 [0, 2] 的子串，即 ‘www’
• 在第 3 行，獲取字符串中范圍為 [4, 8] 的子串，即 ‘imooc’
• 在第 5 行，獲取字符串中范圍為 [10, 12] 的子串，即 ‘com’

5.3 設置字符串的子串

>>> db.setrange('name', 4, 'IMOOC')
13
>>> db.get('name')
'www.xianlaiwan.cn'

• 在第 1 行，將字符串中從 4 開始的子串 ‘imooc’，替換為 ‘IMOOC’

6. 訪問列表

6.1 創建列表

>>> db.rpush('url', 'www')
1
>>> db.rpush('url', 'imooc')
2
>>> db.rpush('url', 'com')
3

• 方法 rpush(list, value) 將值 value 添加到列表 list 的尾部
  • 如果列表 list 不存在，會創建一個空列表
• 在第 1 行，創建一個列表 url，將字符串 ‘www’ 添加到列表的尾部
• 在第 2 行，將字符串 ‘imooc’ 添加到列表的尾部
• 在第 3 行，將字符串 ‘com’ 添加到列表的尾部

6.2 訪問列表

>>> db.llen('url')
3
>>> db.lindex('url', 0)
'www'
>>> db.lindex('url', 1)
'imooc'
>>> db.lindex('url', 2)
'com'

• 在第 1 行，方法 llen(‘url’) 返回列表 url 的長度
• 在第 3 行，llindex(‘url’, 0) 返回列表 url 中第 0 項的數據
• 在第 5 行，llindex(‘url’, 1) 返回列表 url 中第 1 項的數據
• 在第 7 行，llindex(‘url’, 2) 返回列表 url 中第 2 項的數據

6.3 獲取指定范圍的元素

>>> db.lrange('url', 0, 1)
['www', 'imooc']
>>> db.lrange('url', 0, 2)
['www', 'imooc', 'com']

• lrange(start, stop) 返回列表中指定區間 [start, stop] 內的元素
• 在第 1 行，獲取列表 url 中范圍 [0, 1] 內的 2 項元素
• 在第 3 行，獲取列表 url 中范圍 [0, 2] 內的 3 項元素

6.4 在列表中插入數據

>>> db.lrange('url', 0, 2)
['www', 'imooc', 'com']
>>> db.linsert('url', 'after', 'www', '.')
4
>>> db.linsert('url', 'before', 'com', '.')
5
>>> db.lrange('url', 0, 4)
['www', '.', 'imooc', '.', 'com']

• 在第 3 行，在數據項 ‘www’ 的后面，插入數據項 ‘.’
• 在第 5 行，在數據項 ‘com’ 的前面，插入數據項 ‘.’
• 在第 8 行，結果顯示
  • 在 ‘www’ 和 ‘imooc’ 之間增加了一項 ‘.’
  • 在 ‘imooc’ 和 ‘com’ 之間增加了一項 ‘.’

6.5 修改列表

>>> db.lindex('url', 1)
'imooc'
>>> db.lset('url', 1, 'IMOOC')
True
>>> db.lindex('url', 1)
'IMOOC'

• 在第 1 行，顯示列表 ‘url’ 的第 1 項內容為 ‘imooc’
• 在第 3 行，將列表 ‘url’ 的第 1 項內容修改為 ‘IMOOC’
• 在第 5 行，顯示列表 ‘url’ 的第 1 項內容為 ‘IMOOC’

6.6 將列表作為堆棧

>>> db.rpush('stack', 'www')
1
>>> db.rpush('stack', 'imooc')
2
>>> db.rpush('stack', 'com')
3
>>> db.llen('stack')
3

• 方法 rpush(list, value) 將數據增加到列表 list 尾部，相當于堆棧的 push 操作
• 將 3 個字符串 ‘www’、‘imooc’、‘com’ 依次壓入到堆棧 stack 中
• 此時堆棧 stack 的長度為 3

>>> db.rpop('stack')
'com'
>>> db.rpop('stack')
'imooc'
>>> db.rpop('stack')
'www'
>>> db.llen('stack')
0

• 方法 rpop(list) 將數據從列表 list 尾部刪除，相當于堆棧的 pop 操作
• 從堆棧 stack 中依次彈出 ‘com’、‘imooc’、‘www’
• 此時堆棧 stack 的長度為 0

7. 訪問集合

7.1 創建集合

>>> db.sadd('set', 'a')
1
>>> db.sadd('set', 'b')
1
>>> db.sadd('set', 'c')
1

• 方法 sadd(set, value) 向集合 set 中添加元素 value
  • 如果集合 set 不存在，則創建一個集合
• 在第 1 行，向集合 ‘set’ 添加元素 ‘a’
• 在第 3 行，向集合 ‘set’ 添加元素 ‘b’
• 在第 5 行，向集合 ‘set’ 添加元素 ‘c’

7.2 獲取集合的成員

>>> db.scard('set')
3
>>> db.smembers('set')
{'b', 'c', 'a'}

• 在第 1 行，使用方法 scard(‘set’) 獲取集合的元素的數量
• 在第 3 行，使用方法 smembers(‘set’) 獲取集合的所有元素

>>> db.sismember('set', 'b')
True
>>> db.sismember('set', 'd')
False

• 在第 1 行，使用方法 sismember(‘set’, ‘b’) 檢查集合 ‘set’ 是否包含 ‘b’
• 在第 3 行，使用方法 sismember(‘set’, ‘d’) 檢查集合 ‘set’ 是否包含 ‘d’

7.3 求集合的交、并、差

>>> db.sadd('set2', 'b')
1
>>> db.sadd('set2', 'c')
1
>>> db.sadd('set2', 'd')
1

• 創建集合 ‘set2’，向集合 ‘set2’ 中添加元素 ‘b’、‘c’、‘d’

>>> db.smembers('set')
{'a', 'b', 'c'}
>>> db.smembers('set2')
{'b', 'd', 'c'}

• 顯示集合 ‘set’ 與 集合 ‘set2’ 包含的成員

>>> db.sinter('set', 'set2')
{'b', 'c'}
>>> db.sunion('set', 'set2')
{'a', 'b', 'd', 'c'}

• db.sinter(‘set’, ‘set2’) 求取集合的交集
• db.sunion(‘set’, ‘set2’) 求取集合的并集

>>> db.sdiff('set', 'set2')
{'a'}
>>> db.sdiff('set2', 'set')
{'d'}

• db.sdiff(‘set’, ‘set2’) 求取集合的差集
  • 在 ‘set’ 中出現，在 ‘set2’ 中沒有出現的元素構成的集合
• db.sdiff(‘set2’, ‘set’) 求取集合的差集
  • 在 ‘set2’ 中出現，在 ‘set’ 中沒有出現的元素構成的集合

8. 訪問哈希

8.1 創建哈希表

>>> db.hset('person', 'name', 'ZhangSan')
1
>>> db.hset('person', 'age', 20)
1

• 方法 hset(hash_table, key, value)，向哈希表 hash_table 增加一組鍵值對，鍵為 key、值為 value
  • 如果哈希表 hash_table 不存在，則創建一個新的哈希表
• 創建一個哈希表 person，描述一個人，包括兩項屬性：name 和 age
• 在第 1 行，為哈希表 person 增加一組鍵值對：鍵為 ‘name’、值為 ‘ZhangSan’
• 在第 3 行，為哈希表 person 增加一組鍵值對：鍵為 ‘age’、值為 20

>>> db.hlen('person')
2

• 方法 hlen(hash_table) 獲取 hash_table 中鍵值對的數目

8.2 訪問哈希表

>>> db.hget('person', 'name')
'ZhangSan'
>>> db.hget('person', 'age')
'20'

• 方法 hget(hash_table, key) 獲取哈希表 hash_table 中鍵為 key 對應的值
• 在第 1 行，獲取哈希表 ‘person’ 中鍵為 ‘name’ 的值
• 在第 3 行，獲取哈希表 ‘person’ 中鍵為 ‘age’ 的值

>>> db.hexists('person', 'name')
True
>>> db.hexists('person', 'gender')
False

• 方法 hexists(hash_table, key) 返回哈希表 hash_table 是否包含鍵 key
• 在第 1 行，獲取哈希表 ‘person’ 是否包含 ‘name’
• 在第 3 行，獲取哈希表 ‘person’ 是否包含 ‘gender’

8.3 獲取所有的鍵和值

>>> db.hkeys('person')
['name', 'age']
>>> db.hvals('person')
['ZhangSan', '20']
>>> db.hgetall('person')
{'name': 'ZhangSan', 'age': '20'}

• 方法 hkeys(hash_table) 返回 hash_table 中所有的鍵
• 方法 hvals(hash_table) 返回 hash_table 中所有的值
• 方法 hgetall(hash_table) 返回一個字典，描述 hash_table 中所有的鍵和值

8.4 遍歷哈希表

>>> keys = db.hkeys('person')
>>> for key in keys:
...     val = db.hget('person', key)
...     print('%s:%s' % (key, val))
...
name:ZhangSan
age:20

• 在第 1 行，通過 hkeys() 方法獲取所有的鍵
• 在第 2 行，使用 for 循環遍歷所有的鍵
• 在第 3 行，使用 hget() 方法獲取指定鍵對應的值

>>> dict = db.hgetall('person')
>>> for key,val in dict.items():
...     print('%s:%s' % (key, val))
...
name:ZhangSan
age:20

• 在第 1 行，通過 hgetall() 方法獲取所有的鍵值對，該方法返回一個字典
• 遍歷 hgetall() 返回的字典

8.5 增加鍵和刪除鍵

>>> db.hset('person', 'gender', 'female')
1
>>> db.hgetall('person')
{'name': 'ZhangSan', 'age': '20', 'gender': 'female'}
>>> db.hdel('person', 'gender')
1
>>> db.hgetall('person')
{'name': 'ZhangSan', 'age': '20'}

• 在第 1 行，為哈希表 ‘person’ 增加一個鍵 ‘gender’，值為 ‘female’
• 在第 3 行，使用方法 hgetall(‘person’) 顯示哈希表 ‘person’ 的鍵值對
  • 已經增加了一個鍵 ‘gender’
• 在第 5 行，使用方法 hdel(‘person’, ‘gender’) 刪除哈希表 ‘person’ 中的鍵 ‘gender’
• 在第 7 行，使用方法 hgetall(‘person’) 顯示哈希表 ‘person’ 的鍵值對
  • 已經刪除了鍵 ‘gender’