京东面试官：讲讲Redis各个数据类型的底层数据结构

前段时间有朋友面试京东的时候，遇到这样的面试题。

• 讲讲Redis的数据类型以及其对应的底层数据结构

那么今天指北君带大家了解一下Redis基本数据类型对应的底层数据结构。

1. 前言

Redis的键值对中的常见数据类型有String （字符串）、List（列表）、Hash（哈希）、Set（集合）、Zset（有序集合）。那么其对应的底层数据结构有SDS(simple dynamic string)、链表、字典、跳跃表、压缩列表、快速列表，整数集合等。

下面我们来了解一下其底层数据结构的精妙之处。

2. Redis底层数据结构

2.1 SDS

Redis自定义了一种简单动态字符串（simple dynamic string），将其作为Redis的默认字符串表示。

其主要结构如下：

• len表示这个SDS字符串长度，如果buff字节数组中保存了5个字符那么长度就是5。同时也方便获取SDS的长度。
• alloc表示分配的字符数组长度。其值一般是大于SDS字符串长度（len），由于Redis的设计场景就是会频繁的访问，修改数据，所以无论是数据增大或者是缩小都需要尽量减少重新分配内存的操作。所以SDS会预留一些空间，在下一次修改数据的时候可以直接使用原先预分配的内存，同时在每次数据操作的时候也会动态的增加或者减少预留内存空间，。Redis3.0的版本的SDS结构中使用free， 表示未分配的空间，但也是同一个设计思想。
• flags 标志位，低3位表示类型，其余5位未使用。
• buf 实际存储数据的数组，可以保存字符，也可以保存二进制数据。

redis6.0中SDS定义如下 (越来越节约使用内存了，内存是省出来的！)

typedef char *sds;

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint16_t len; /* used */
    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint32_t len; /* used */
    uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint64_t len; /* used */
    uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits