聊聊 Python 数据处理全家桶（Redis篇）

本文转载自微信公众号「AirPython 」，作者星安果 。转载本文请联系AirPython 公众号。   

1. 前言

本篇文章继续说另外一种比较常用的数据存储方式：Redis

Redis：Remote Dictionary Server，即：远程字典服务，Redis 底层使用 C 语言编写，是一款开源的、基于内存的 NoSql 数据库

由于 Redis 性能远超其他数据库，并且支持集群、分布式及主从同步等优势，所以经常用于 缓存数据、高速读写 等场景

本篇文章就聊聊 Python 操作 Redis 正确的姿势

2. 准备

我们以在云服务器 Centos 7.8 安装 Redis-Server 为例

首先，安装在云服务器上 Redis 数据库

# 下载epel仓库 
yum install epel-release 
 
# 安装redis 
yum install redis 

然后，通过 vim 命令修改 Redis 配置文件，打开远程连接，设置连接密码

配置文件目录：/etc/redis.conf

• bind 更改为 0.0.0.0，容许外网访问
• requirepass 设置一个访问密码

# vim /etc/redis.conf 
# 1、bing从127.0.0.1修改为:0.0.0.0，开放远程连接 
bind 0.0.0.0  
 
# 2、设置密码 
requirepass 123456  

需要指出的是，为了保证云服务器数据安全，Redis 开放远程访问的时候，一定要加强密码

接着，启动 Redis 服务，开启防火墙和端口，配置云服务器安全组

默认情况下，Redis 服务使用的端口号是 6379

另外，需要在云服务器安全组进行配置，保证 Redis 数据库能正常连接

# 启动Redis服务，默认redis端口号是6379 
systemctl start redis  
 
# 打开防火墙 
systemctl start firewalld.service 
 
# 开放6379端口 
firewall-cmd --zone=public --add-port=6379/tcp --permanent    
 
# 配置立即生效 
firewall-cmd --reload    

完成以上操作，我们就可以通过 Redis-CLI 或 Redis 客户端工具进行连接了

最后，要使用 Python 操作 Redis，我们需要使用 pip 安装一个依赖

# 安装依赖，便于操作redis 
pip3 install redis   

3. 实战

在操作 Redis 中的数据之前，我们需要利用 Host、端口号、密码实例化一个 Redis 连接对象

from redis import Redis 
 
class RedisF(object): 
 
    def __init__(self): 
        # 实例化Redis对象 
        # decode_responses=True，如果不加则写入的为字节类型 
        # host：远程连接地址 
        # port：Redis端口号 
        # password：Redis授权密码 
        self.redis_obj = Redis(host='139.199.**.**',port=6379,password='123456',decode_responses=True,charset='UTF-8', encoding='UTF-8') 

接下来我们以操作字符串、列表、set 集合、zset 集合、哈希表、事务为例，讲讲 Python 操作这些数据的方法

1、字符串操作

操作字符串有两种方式，操作方法分别是：set() 和 mset()

其中：set() 一次只能保存一个值，参数意义如下

• name：key，代表键
• value：value，待保存的值
• ex：过期时间，以秒为单位，如果不设置，则永久不过期;否则，过期则删除
• px：过期时间，以毫秒为单位
• nx/xx：set 操作是否执行与 name 键是否存在有关

获取值和删除值的操作方法分别为：get(Key)、 delete(Key or Keys)

# set()：单字符串操作 
# 添加一个值，并设置超时时间为120s 
 self.redis_obj.set('name', 'airpython', ex=120) 
 
# get()：获取这个值 
print(self.redis_obj.get('name')) 
 
# delete()：删除一个值或多个值 
self.redis_obj.delete('name') 
print(self.redis_obj.get('name')) 

对于多值数据的设置，只需要调用 mset() 方法，将待插入的数据以键值对组成一个字典作为参数即可

同理，Redis 提供了 mget() 方法，可以一次获取多个键的值

# mset()：设置多个值 
self.redis_obj.mset({"foo": "foo1", "zoo": "zoo1"}) 
 
# mget()：获取多个值 
result = self.redis_obj.mget("foo", "zoo") 
print(result) 

2、列表操作

Redis 提供了很多方法用于操作列表，其中比较常见的如下：

• lpush/rpush：将一个值或多个值插入到列表头部或尾部，其中，lpush 代表头部插入;rpush 代表尾部插入数据
• lset：通过索引，将值插入到列表对应的位置
• linsert：在列表元素前面或后面插入数据
• lindex：通过索引获取列表中的某一个元素，其中，0 代表第一个元素;-1 代表最后一个元素
• lrange：通过制定起始位置和结束位置，从列表中获取指定区域的值
• llen：获取列表的长度，如果 Key 对应的列表不存在，返回 0
• lpop：移除并返回列表中的第一个元素
• rpop：移除并返回列表中的最后一个元素

实例代码如下：

def manage_list(self): 
    """ 
    操作列表 
    :return: 
    """ 
    # 1、新增一个列表，并左边插入一个数据 
    # 注意：可以一次加入多个元素，也可以一个个元素的加入 
    self.redis_obj.lpush('company', '阿里', '腾讯', '百度') 
 
    # 2、移除第一个元素 
    self.redis_obj.lpop("company") 
 
    # 3、右边插入数据 
    self.redis_obj.rpush('company', '字节跳动', '小米') 
 
    # 4、移除最后一个元素 
    self.redis_obj.rpop("company") 
 
    # 5、获取列表的长度 
    self.redis_obj.llen("company") 
 
    # 6、通过索引，获取列表中的某一个元素（第二个元素） 
    print('列表中第二个元素是：', self.redis_obj.lindex("company", 1)) 
 
    # 7、根据范围，查看列表中所有的值 
    print(self.redis_obj.lrange('company', 0, -1)) 

3、操作 Set 集合

Set 是一个无序的元素集合，集合中的元素不能重复，Redis 同样提供了很多方法，便于操作 Set 集合

其中，比较常用的方法如下：

• sadd：添加元素到集合中，已经存在集合中的元素将被忽略，如果集合不存在，则新建一个集合
• scard：返回集合元素的数量
• smembers：返回集合中所有元素
• srem：移除集合中一个或多个元素，如果元素不存在则忽略
• sinter：返回两个集合的交集，结果依然是一个集合
• sunion：返回两个集合的并集
• sdiff：以第一个集合参数为标准，返回两个集合的差集
• sunionstore：计算两个集合的并集，保存到一个新的集合中
• sismember：判断集合中是否存在某个元素
• spop：随机删除集合中的一个元素，并返回

具体实例代码如下：

def manage_set(self): 
    """ 
    操作set集合 
    :return: 
    """ 
    self.redis_obj.delete("fruit") 
 
    # 1、sadd：新增元素到集合中 
    # 添加一个元素：香蕉 
    self.redis_obj.sadd('fruit', '香蕉') 
 
    # 再添加两个元素 
    self.redis_obj.sadd('fruit', '苹果', '桔子') 
 
    # 2、集合元素的数量 
    print('集合元素数量：', self.redis_obj.scard('fruit')) 
 
    # 3、移除一个元素 
    self.redis_obj.srem("fruit", "桔子") 
 
    # 再定义一个集合 
    self.redis_obj.sadd("fruit_other", "香蕉", "葡萄", "柚子") 
 
    # 4、获取两个集合的交集 
    result = self.redis_obj.sinter("fruit", "fruit_other") 
    print(type(result)) 
    print('交集为：', result) 
 
    # 5、获取两个集合的并集 
    result = self.redis_obj.sunion("fruit", "fruit_other") 
    print(type(result)) 
    print('并集为：', result) 
 
    # 6、差集，以第一个集合为标准 
    result = self.redis_obj.sdiff("fruit", "fruit_other") 
    print(type(result)) 
    print('差集为：', result) 
 
    # 7、合并保存到新的集合中 
    self.redis_obj.sunionstore("fruit_new", "fruit", "fruit_other") 
    print('新的集合为：', self.redis_obj.smembers('fruit_new')) 
 
    # 8、判断元素是否存在集合中 
    result = self.redis_obj.sismember("fruit", "苹果") 
    print('苹果是否存在于集合中', result) 
 
    # 9、随机从集合中删除一个元素，然后返回 
    result = self.redis_obj.spop("fruit") 
    print('删除的元素是:', result) 
 
    # 3、集合中所有元素 
    result = self.redis_obj.smembers('fruit') 
 
    print("最后fruit集合包含的元素是:", result) 

4、操作 zset 集合

zset 集合相比普通 set 集合，是有序的，zset 集合中的元素包含：值和分数，其中分数用于排序

其中，比较常用的方法如下：

• zadd：往集合中新增元素，如果集合不存在，则新建一个集合，然后再插入数据
• zrange：通过起始点和结束点，返回集合中的元素值(不包含分数);如果设置withscores=True，则返回结果会带上分数
• zscore：获取某一个元素对应的分数
• zcard：获取集合中元素个数
• zrank：获取元素在集合中的索引
• zrem：删除集合中的元素
• zcount：通过最小值和最大值，判断分数在这个范围内的元素个数

实践代码如下：

def manage_zset(self): 
    """ 
    操作zset集合 
    :return: 
    """ 
    self.redis_obj.delete("fruit") 
 
    # 往集合中新增元素：zadd() 
    # 三个元素分别是："banana", 1/"apple", 2/"pear", 3 
    self.redis_obj.zadd("fruit", "banana", 1, "apple", 2, "pear", 3) 
 
    # 查看集合中所有元素（不带分数） 
    result = self.redis_obj.zrange("fruit", 0, -1) 
    # ['banana', 'apple', 'pear'] 
    print('集合中的元素（不带分数）有：', result) 
 
    # 查看集合中所有元素（带分数） 
    result = self.redis_obj.zrange("fruit", 0, -1, withscores=True) 
    # [('banana', 1.0), ('apple', 2.0), ('pear', 3.0)] 
    print('集合中的元素（带分数）有：', result) 
 
    # 获取集合中某一个元素的分数 
    result = self.redis_obj.zscore("fruit", "apple") 
    print("apple对应的分数为：", result) 
 
    # 通过最小值和最大值，判断分数在这个范围内的元素个数 
    result = self.redis_obj.zcount("fruit", 1, 2) 
    print("集合中分数大于1，小于2的元素个数有：", result) 
 
    # 获取集合中元素个数 
    count = self.redis_obj.zcard("fruit") 
    print('集合元素格式:', count) 
 
    # 获取元素的值获取索引号 
    index = self.redis_obj.zrank("fruit", "apple") 
    print('apple元素的索引为：', index) 
 
    # 删除集合中的元素：zrem 
    self.redis_obj.zrem("fruit", "apple") 
    print('删除apple元素后，剩余元素为：', self.redis_obj.zrange("fruit", 0, -1)) 

4、操作哈希

哈希表中包含很多键值对，并且每一个键都是唯一的

• Redis 操作哈希表，下面这些方法比较常用：
• hset：往哈希表中添加一个键值对值
• hmset：往哈希表中添加多个键值对值
• hget：获取哈希表中单个键的值
• hmget：获取哈希表中多个键的值列表
• hgetall：获取哈希表中种所有的键值对
• hkeys：获取哈希表中所有的键列表
• hvals：获取哈表表中所有的值列表
• hexists：判断哈希表中，某个键是否存在
• hdel：删除哈希表中某一个键值对
• hlen：返回哈希表中键值对个数

对应的操作代码如下：

def manage_hash(self): 
    """ 
    操作哈希表 
    哈希：一个键对应一个值，并且键不容许重复 
    :return: 
    """ 
    self.redis_obj.delete("website") 
 
    # 1、新建一个key为website的哈希表 
    # 往里面加入数据：baidu（field），www.baidu.com(value) 
    self.redis_obj.hset('website', 'baidu', 'www.alibababaidu.com') 
    self.redis_obj.hset('website', 'google', 'www.google.com') 
 
    # 2、往哈希表中添加多个键值对 
    self.redis_obj.hmset("website", {"tencent": "www.qq.com", "alibaba": "www.taobao.com"}) 
 
    # 3、获取某一个键的值 
    result = self.redis_obj.hget("website", 'baidu') 
    print("键为baidu的值为：", result) 
 
    # 4、获取多个键的值 
    result = self.redis_obj.hmget("website", "baidu", "alibaba") 
    print("多个键的值为:", result) 
 
    # 5、查看hash表中的所有值 
    result = self.redis_obj.hgetall('website') 
    print("哈希表中所有的键值对为：", result) 
 
    # 6、哈希表中所有键列表 
    # ['baidu', 'google', 'tencent', 'alibaba'] 
    result = self.redis_obj.hkeys("website") 
    print("哈希表，所有的键（列表）为:", result) 
 
    # 7、哈希表中所有的值列表 
    # ['www.alibababaidu.com', 'www.google.com', 'www.qq.com', 'www.taobao.com'] 
    result = self.redis_obj.hvals("website") 
    print("哈希表，所有的值（列表）为:", result) 
 
    # 8、判断某一个键是否存在 
    result = self.redis_obj.hexists("website", "alibaba") 
    print('alibaba这个键是否存在:', result) 
 
    # 9、删除某一个键值对 
    self.redis_obj.hdel("website", 'baidu') 
    print('删除baidu键值对后，哈希表的数据包含：', self.redis_obj.hgetall('website')) 
 
    # 10、哈希表中键值对个数 
    count = self.redis_obj.hlen("website") 
    print('哈希表键值对一共有：', count) 

5、操作事务管道

Redis 支持事务管道操作，能够将几个操作统一提交执行

操作步骤是：

• 首先，定义一个事务管道
• 然后通过事务对象去执行一系列操作
• 提交事务操作，结束事务操作

下面通过一个简单的例子来说明：

def manage_steps(self): 
    """ 
    执行事务操作 
    :return: 
    """ 
    # 1、定义一个事务管道 
    self.pip = self.redis_obj.pipeline() 
 
    # 定义一系列操作 
    self.pip.set('age', 18) 
 
    # 增加一岁 
    self.pip.incr('age') 
 
    # 减少一岁 
    self.pip.decr('age') 
 
    # 执行上面定义3个步骤的事务操作 
    self.pip.execute() 
 
    # 判断 
    print('通过上面一些列操作，年龄变成:', self.redis_obj.get('age')) 

4.最后本篇文章通过 Python 实现了对 Redis 常见数据的操作，受限于篇幅，没法对 Redis 中一些不常用的方法没法进行展开说明