Redis五种数据类型的底层实现

Redis五种数据类型的底层实现

String

String是Redis中最常见的数据类型，基本编码方式是RAW，基于简单动态字符串（SDS）实现。存储上限为512mb。

但是如果存储的SDS长度小于44字节，就会采用 EMBSTR 编码，此时object head 与 SDS就是一段连续的空间了。申请内存只需要调用一次内存分配函数，效率更高，如下图：

如果存储的字符串是整数值，并且大小在LONG_MAX范围内，就会采用 INT 编码：直接将数据保存在RedisObject的ptr指针位置（刚好8字节），就不需要SDS了。

List

Redis类型可以从首、尾操作列表中的元素。一提到首尾，首先想到的就是链表， 双端链表 。 ZipList 可以避免常规链表的指针所带来的内存消耗，但是申请内存的时候必须要连续内存，所以数据量上限不是很高。 QuickList 是普通链表 + ZipList的结合，可以从双端访问，内存占用也很低，内部包含多个ZipList，存储上限高。

3.2版本之后，Redis统一采用QuickList来实现List。

Set

Set是Redis中的单列集合，满足以下特点：

• 不报在有序性
• 保证元素唯一（可以判断元素是否存在）
• 可以用来求交集、并集、差集

可以看出，Set对查询元素的效率要求非常高，什么数据结构可以满足？我们可以使用 HashTable ，也就是Redis中的 Dict 。但是我们的Set只需要保存元素的值，不像Dict有key和value两个数据，所以我们使用Dict中的key来存储元素，value统一为null。

但是HashTable中会有很多内存碎片，而且会有大量的指针很浪费内存，当存储的 所有数据都是整数 ，并且元素数量不超过 set-max-inset-entries 时，Set会采用 IntSet 编码，来节省内存。

ZSet

ZSet也就是SortedSet，每一个元素都要指定一个score值和member值：

• 可以根据score值排序
• member必须唯一
• 可以根据member查分数

那么，很明显我们要为ZSet底层挑选的数据结构要满足 键值存储 、 键必须唯一 、 可排序 这几个功能。 SkipList 可以排序，也可以做键值存储； Dict 可以键值存储，也可以使用key找value。所以我们 同时使用这两种底层的数据结构 ，就能实现ZSet的功能了。

因为使用了两种底层数据结构来存储数据，所以内存占用很高。所以当元素数量不多的时候，使用 Dict 和 SkipList 的查询效率就不明显了，顺序遍历查找的速度也很快，而且同时使用两种底层数据结构很耗内存，所以我们可以采用 ZipList 结构来节省内存空间，同时查询的效率也不会很差。需要同时满足以下两个条件：

• 元素数量小于 zset_max_ziplist_entries，默认值是12。
• 每个元素都小于 zset_max_ziplist_value字节，默认值是64。

Hash

Hash结构和Redis中的Zset非常类似：

• 都是键值存储
• 都需要根据键获取值
• 键必须唯一

但也有区别，区别如下：

• zset的键是member，值是score；hash的键和值都是任意值。
• zset要根据score排序；hash则无需排序。

因此，Hash底层采用的编码与Zset也基本一致，只需要把排序有关的SkipList去掉即可。

Hash 底层采用的编码和Zset基本一致，就是把用来排序的SkipList去掉即可。

Hash结构也在数据量较小的时候使用ZipList编码，来节省内存，如果数据量超过规定的数量，元素数量超过hash-max-ziplist-entries 或者 任意entry大小超过了 hash-max-ziplist-value。那么结构就会转为 Dict 编码。