Redis的基本数据结构

数据结构

  • string（字符串）
Redis的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，内部结构类似Java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配
当字符串长度小于1M时，成倍扩容，超过1M每次扩容1M，最大长度为512M
可用于缓存用户信息
  • list（列表）
Redis中的list相当于Java的LinkedList，插入和删除为 O(1) ,索引定位很慢，时间复杂度为 O(n)
list结构可用作异步队列，将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进Redis的列表。
  • hash（字典）
相当于Java的HashMap，是无序字典，是数组加链表的结构
不同的是：hash的值只能是字符串，且他们的rehesh不同，HashMap在字典很大时，rehash是一个耗时的工作，需要一次性全部rehash。Redis为了高性能防止阻塞服务，采用了渐进式rehash策略，即在rehash的同时保存新旧两种结构，查询时会同时查询两个hash结构，然后在后续的定时任务以及hash的子指令中，循序渐进的将旧hash的内容一点点迁移到新的hash结构中。
缺点：hash结构的存储消耗要高于单个字符串
  • set（集合）
Redis的集合相当于Java语言的HashSet，内部的键值对是无序且唯一的，相当于一个特殊的hash，value为NULL。
可用于存储活动中奖用户的ID，保证同一个用户不会中奖两次
  • zset（有序列表）
类似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的结合体，可以为每个值赋予一个排序权重 score。内部实现是用跳表或者压缩列表来实现的
可用于存储 粉丝列表 value的值为粉丝ID，score是关注时间

压缩列表

当zset 保存的元素少于128个并且所有元素都小于64字节时，编码为ziplist

此时的有序集合对象使用压缩列表作为底层实现

每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员，第二个节点保存元素的分值。并且压缩列表内的集合元素按分值从小到大的顺序进行排列，小的放置在靠近表头的位置，大的放置在靠近表尾的位置。字典的键保存元素的值，字典的值则保存元素的分值。

跳表:

  • 跳表是一个随机化的数据结构，实际上就是一种可以进行二分查找的有序链表；
  • 跳表在原有的有序链表上面增加了多级索引，通过索引来实现快速查找
  • 跳表不仅能提高搜索性能，同时也可以提高插入和删除操作的性能O(log n)
  • 跳跃表节点的 object 属性保存元素的成员，跳跃表节点的 score 属性保存元素的分值。
  • 通过指针来共享相同元素的成员和分值，所以不会产生重复，造成内存的浪费

为什么使用跳表而不是使用红黑树来实现

redis的有序集合支持

  • 插入元素
  • 删除元素
  • 查找元素
  • 有序输出所有元素
  • 查找区间内所有元素

前四项红黑树都可以完成，且时间复杂度与跳表相同，但是对于最后一项红黑树的效率没有跳表高。

在跳表中，要查找区间的元素，我们只要定位到两个区间端点在最底层的位置，然后遍历即可，而红黑树只能定位到端点后再从首位置开始每次都要查找后续节点，相对来说比较耗时

此外，跳表的实现相对比较容易且易读，红黑树实现起来比较困难，所以Redis选择使用跳表来实现有序集合