Redis底层数据结构

5种基本数据类型

对于每种数据结构，实际上都有自己底层的 内部编码 实现，而且是多种实现。这样 Redis 会在合适的场景选择合适的内部编码，如图所示：

可以看到，每种数据结构都有两种以上的内部编码实现。例如 list 数据结构包含了 linkedlist 和 ziplist 两种内部编码。同时有些内部编码，例如 ziplist，可以作为多种外部数据结构的内部实现，可以通过 object encoding 命令查询内部编码：

127.0.0.1:6379> object encoding hello
"embstr"
127.0.0.1:6379> object encoding mylist
"quicklist"

Redis 这样设计有两个好处：

其一：可以改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有影响。例如：Redis3.2 提供的 quicklist，结合了 ziplist 和 linkedlist 两者的优势，为 列表类型 提供了一种更加高效的内部编码实现。
其二：不同内部编码可以在不同场景下发挥各自的优势。例如 ziplist 比较节省内存，但是在列表元素比较多的情况下，性能会有所下降，这时候Redis会根据配置，将列表类型的内部实现转换为linkedlist。

String底层结构

字符串类型是Redis最基础的数据结构。字符串类型的值实际可以是字符串（简单和复杂的字符串，例如 JSON、XML）、数字（整数、浮点数），甚至是二进制（图片、音频、视频），但是值最大不能超过 512MB。

字符串类型的内部编码有 3 种：

int：8个字节的长整型。
embstr：小于等于39个字节的字符串。
raw：大于39个字节的字符串。

Redis 会根据当前值的类型和长度决定使用哪种内部编码实现。

Hash底层结构

大部分编程语言都提供了哈希（hash）类型，它们的叫法可能是哈希、字典、关联数组。在 Redis 中，哈希类型是指键值本身又是一个键值对结构。

压缩列表(ziplist)

当哈希类型元素个数小于 hash-max-ziplist-entries 配置（默认 512 个）、同时所有值都小于 hash-max-ziplist-value 配置（默认 64 字节）时，Redis会使用ziplist 作为哈希的内部实现，ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以在节省内存方面比hashtable更加优秀.

哈希表(hashtable)

当哈希类型无法满足 ziplist 的条件时，Redis会使用hashtable作为哈希的内部实现，因为此时 ziplist 的 读写效率 会下降，而 hashtable 的读写时间复杂度为 O(1)。

下面的示例演示了哈希类型的内部编码，以及相应的变化。

当field个数比较少，且没有大的value时，内部编码为ziplist：

127.0.0.1:6379> hmset hashkey f1 v1 f2 v2
OK
127.0.0.1:6379> object encoding hashkey
"ziplist"

当有value大于64字节时，内部编码会由 ziplist 变为 hashtable：

127.0.0.1:6379> hset hashkey f3 "one string is bigger than 64 byte...忽略..."
OK
127.0.0.1:6379> object encoding hashkey
"hashtable"

当field个数超过 512，内部编码也会由 ziplist 变为hashtable：

127.0.0.1:6379> hmset hashkey f1 v1 f2 v2 f3 v3 ... f513 v513
OK
127.0.0.1:6379> object encoding hashkey
"hashtable"

List底层结构

列表（list）类型是用来存储多个有序的字符串。在Redis中，可以对列表的两端进行插入（push）和弹出（pop）操作，还可以获取 指定范围 的 元素列表、获取 指定索引下标 的元素等，一个列表最多可以存储 2^32 - 1 个元素。

列表是一种比较灵活的数据结构，它可以充当栈和队列的角色，在实际开发上有很多应用场景。

列表类型的内部编码有两种：

ziplist（压缩列表）
当列表的元素个数小于 list-max-ziplist-entries 配置（默认 512 个），同时列表中每个元素的值都小于 list-max-ziplist-value 配置时（默认 64字节），Redis会选用 ziplist来作为列表的内部实现来减少内存的使用。
linkedlist（链表）
当列表类型无法满足ziplist的条件时， Redis会使用 linkedlist 作为列表的内部实现。