Redis 数据结构

Redis 数据类型以及使用场景分别是什么？

Redis 提供了丰富的 数据类型 ， 常见的有五种数据类型：String(字符串)，Hash(哈希)，List(列表)、Set(集合)、Zset(有序集合)。

随着Redis 版本更新，后面又支持了四种数据类型：BitMap(2.2版本新增)、HyperLogLog(2.8 版本新增)、GEO(3.2版本新增)、Stream(5.0版本新增)。Redis 五种数据类型的应用场景：

• String 类型的应用场景：缓存对象、常规计数、分布式锁、共享session信息等。
• List 类型的应用场景：消息队列（但是有两个问题：1、生产者需要自行实现全局唯一 ID；2、不能以消费组形式消费数据）等。
• Hash 类型：缓存对象、购物车等
• Zset 类型：排序场景，比如排行榜、姓名和电话排序等。
• set 类型：聚合计算（并集、交集、差集）场景，比如点赞、共同关注、抽奖活动等。

Redis 后续支持的四种数据类型，应用场景如下：

• BitMap(2.2 版本新增)：二值状态统计的场景，比如签到、判断用户登录状态、连续签到用户总数等
• HyperLogLog(2.8 版本新增)：海量数据基数统计的场景，比如百万级网页UV计数等
• GEO(3.2 版本新增)：存储地理位置信息的场景，比如滴滴叫车
• Stream(5.0 版本新增)：消息队列，相比于基于 List 类型实现的消息队列，有这两个特有的特性：自动生成全局唯一消息ID，支持以消费组形式消费数据

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五种常见的 Redis 数据类型是怎么实现的？

String 类型的内部实现

String类型的底层的数据结构实现主要是 SDS （简单动态字符串）。SDS和我们认识的 C 字符串不太一样，之所以没有使用 C 语言的字符串表示，因为 SDS 相比于 C 的原生字符串：

• SDS 不仅可以保存文本数据，还可以保存二进制数据。因为 SDS 使用 len 属性的值而不是空字符来判断字符串是否结束，并且 SDS 的所有 API 都会以处理二进制的方式来处理SDS存放在 buf[] 数组里的数据。所以SDS不光能存放文本数据，而且能够保存图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。
• SDS获取字符串长度的时间复杂度是O(1) .因为 C 语言的字符串并不记录自身长度，所以获取长度的复杂度为 O(n)；而SDS结构里用 len 属性记录了字符串的长度，所以复杂度为 O(1)。
• Redis 的SDS API是安全的，拼接字符串不会造成缓冲区溢出。因为 SDS 在拼接字符串之前会检查 SDS 空间是否满足需求，如果空间不够会自动扩容，所以不会导致缓冲区溢出的问题。

List 类型内部实现

List 类型的底层数据结构是由双向链表或压缩列表实现的：

• 如果列表的元素个数小于 512 个 （默认值），列表每个元素的值都小于 64 字节(默认值)，Redis 会使用 压缩列表 作为 List 类型的底层数据结构
• 如果列表的元素不满足上面的条件，Redis 会使用双向链表作为 List 类型的底层数据结构；

但是在 Redis 3.2 版本之后，List 数据类型底层数据结构就只由 quickList 实现了，替代了双向链表和压缩列表。

Hash 类型内部实现

Hash 类型的底层数据结构是由 压缩列表或哈希表 实现的：

• 如果哈希类型元素个数小于 512 个（默认值），所有值小于 64 字节(默认值) 的话，Redis 就会使用压缩列表作为 Hash 类型的底层数据结构；
• 如果哈希类型元素不满足上面条件，redis 会使用哈希表作为 Hash 类型的底层数据结构。

在 Redis 7.0 中，压缩列表数据结构已经废弃了，交由 listpack 数据结构实现了。

Set 类型内部实现

Set 类型的底层数据结构是由哈希表或整数集合实现的：

• 如果集合中的元素都是整数且元素个数小于 512 个 ，Redis 会使用整数集合作为 Set 类型的底层数据结构；
• 如果集合中的元素不满足上面条件，则 Redis 使用 哈希表 作为 Set 类型的底层数据结构。

ZSet 类型内部实现

ZSet 类型的底层数据结构是由压缩列表或跳表实现的：

• 如果有序集合的元素个数小于 128 个，并且每个元素的值小于 64 字节时，Redis 会使用 压缩列表 作为 Zset 类型的底层数据结构；
• 如果有序集合的元素不满足上面的条件，Redis 会使用跳表作为Zset类型的底层数据结构

在Redis 7.0 中，压缩列表数据结构已经废弃了，交由 listpack 数据结构来实现。