Redis的数据结构和底层实现原理

发布于:2022-12-29 ⋅ 阅读:(350) ⋅ 点赞:(0)

Redis的常用八种数据结构如下:

序号 名称 说明 用途
1 字符串 String 存储key-value键值对,这个比较简单不细说了
2 字典 Hash 存储对象:hash类型的(key, field, value)的结构与对象的(对象id, 属性, 值)的结构相似,可以用来存储对象
3 列表 List 它是一个按照插入顺序排序的列表,如消息队列:lpoprpush、朋友圈的点赞列表、评论列表、排行榜:lpush命令和lrange实现最新列表
4 集合 Set 去重、sinter取交集,sismember取差集,scard获取好友数量,可用于做好友、关注、粉丝、感兴趣的人等功能实现
5 有序集合 Sorted Set 可以用做排行榜

6 基数统计 HyperLogLog  2.8.9新增 用来做基数(不重复元素)统计的算法、统计网站每天访问的独立IP数量的功能
7 地理地图 GEO   3.2新增 对GEO(地理位置)的数据支持、将指定的地理空间位置(纬度、经度、名称)添加到指定的key中
8 Stream  5.0新增

它是一个新的强大的支持多播的可持久化的消息队列

Redis常用的五种数据结构的底层实现

序号 名称 底层实现
1 String

String被称为动态字符串,内部维护着一个字节数组,并且在其内部预分配了一定的空间,以减少内存的频繁分配。内存分配的分配是这样的:当字符串的长度小于 1MB时,每次扩容都是加倍现有的空间。如果字符串长度超过 1MB时,每次扩容时只会扩展 1MB 的空间。这样既保证了内存空间够用,还不至于造成内存的浪费,字符串最大长度为 512MB

2 Hash Hash和 Java的 HashMap 更加相似,都是数组+链表的结构,当发生 hash 碰撞时将会把元素追加到链表上,值得注意的是在 Redis 的 Hash 中 value 只能是字符串。
3 List ziplist+链表的混合结构,称之为 quicklist(快速链表);list和Java中的LinkedList很像,像归像,但是redis中的list底层可不是一个双向链表那么简单,当数据量较少的时候它的底层存储结构为一块连续内存,称之为ziplist(压缩列表),它将所有的元素紧挨着一起存储,分配的是一块连续的内存;当数据量较多的时候将会变成quicklist(快速链表)结构。
4 Set Set和Java中的HashSet 有些类似,它内部的键值对是无序的、唯一 的。它的内部实现相当于一个特殊的字典,字典中所有的value都是一个值 NULL。当集合中最后一个元素被移除之后,数据结构被自动删除,内存被回收。
5 SortedSet

SortedSet保证了内部 value 的唯一性,另方面它可以给每个 value 赋予一个score,代表这个value的排序权重。它的内部实现用的是一种叫作“跳跃列表”的数据结构。(底部详解)

什么是跳跃列表

跳表全称为跳跃列表,它允许快速查询,插入和删除一个有序连续元素的数据链表。跳跃列表的平均查找和插入时间复杂度都是O(logn)。快速查询是通过维护一个多层次的链表,且每一层链表中的元素是前一层链表元素的子集。一开始时,算法在最稀疏的层次进行搜索,直至需要查找的元素在该层两个相邻的元素中间。这时,算法将跳转到下一个层次,重复刚才的搜索,直到找到需要查找的元素为止。 

详细介绍可查看这篇文章   Redis-结构篇-跳跃列表 


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