Redis数据结构解析

Posted 2022-03-03 lisin-lee-cooper

一.五种数据结构

String：字符串类型
List：列表类型
Set：无序集合类型
ZSet：有序集合类型
Hash：哈希表类型

二.RedisObject

redisObject 用来表示所有的key 和 value ，用redisObject 结构体来表示String 、Hash、
List、Set、ZSet；

redisObject 结构：

数据类型（type）

编码方式（encoding）

数据指针 （ptr）

虚拟内存（vm）

其他信息

三.数据的编码方式和应用场景

3.1 String
String类型的数据结构存储方式有三种 ：
int：存储整数型值，ptr直接保存整数值

raw ：长度大于32个字节的字符串，使用SDS（simple dynamic string）方式来存储，

embstr：长度小于32个字节

简单动态字符串（SDS）有三个属性

int len :保存了字符串的长度 ，获取字符串长度时，时间复杂度O(1)
int free: 表示buf数组中未使用的字节数量
char buf[] ：保存字符串的每一个字符元素

SDS：可动态扩容和惰性空间释放，通过free记录不使用的空间，下次使用时再释放

3.2 Hash

Hash对象实现方式有hashtable 和 ziplist 两种

hashtable：同HashMap ，链地址法解决冲突， key 是String类型，value 是 key-value 的entry结构

dictEntry **table： 哈希表数组

unsigned long size： hash表大小

unsigned long sizemask： 用于计算索引值，==size-1，

unsigned long used： hash表中已有节点数

ziplist（压缩列表）：是一组连续内存块组成的顺序的数据结构，其结构如下：

zlbytes：4个字节的大小，记录压缩列表占用内存的字节数。
zltail：4个字节大小，记录表尾节点距离起始地址的偏移量，用于快速定位到尾节点的地址。
zllen：2个字节的大小，记录压缩列表中的节点数。
entry：表示列表中的每一个节点。
zlend：表示压缩列表的特殊结束符号’0xFF’

其中entry的结构如下：
previous_entry_ength表示前一个节点entry的长度，可用于计算前一个节点的起始地址
encoding：这里保存的是content的内容类型和长度。
content：content保存的是每一个节点的内容。

应用场景：保存实体对象，key为实体对象id ，value为实体对象属性和值；
如：会计科目，供应商实体等

3.3 list
Redis中的列表在3.2之前的版本是使用ziplist和linkedlist进行实现的。在3.2之后的版本就是引入了quicklist;
linkedlist和quicklist的底层实现是采用双向链表进行实现，结构如下：

每一个节点都有指向前一个节点和后一个节点的指针。
头节点和尾节点的prev和next指针指向为null，所以链表是无环的。
链表有自己长度的信息，获取长度的时间复杂度为O(1)。

应用场景：「阻塞队列」， 生产者使用lupsh从列表的左侧插入元素，消费者使用brpop命令从队列的右侧获取元素进行消费；

3.4 set

Set的底层实现是hashtable 和 intset
intset 用来存储整数值得数据结构，其结构如下：
encoding：编码方式
length：整数集合的长度
contents[]：元素内容

应用场景：去重、活动id，优惠券id

3.5 ZSet

底层实现是ziplist和skiplist

skiplist也叫做「跳跃表」，跳跃表是一种有序的数据结构，它通过每一个节点维持多个指向其它节点的指针，从而达到快速访问的目的。
跳跃表节点结构如下：
head和tail表示指向头节点和尾节点的指针，能快速的实现定位
level表示层数，
len表示跳跃表的长度，
BW表示后退指针，在从尾向前遍历的时候使用

应用场景：历史搜索记录，演出常见问题