常用五大数据类型
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2024-08-10
字符串(String)
介绍
String 是 Redis 最基本的类型,一个 key 对应一个 value
String 类型是,意味着 Redis 的 String 可以包含任何数据。比如 jpg 图片或者序列化的对象
一个 Redis 中字符串的 value 最多可以是
数据结构
String 的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写 SDS)。是可修改的字符串,内部结构实现上类似于 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。
如果所示,内部为当前字符串分配的空间 capacity 一般要高于实际字符串长度 len,当字符串长度小于 1M 时,扩容都是加倍现有的空间,如果超过 1M,扩容一次只会多扩 1M 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512M
列表(List)
List 是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)
它的底层实际是个双向链表,对两端的操作性能很高,通过索引下标操作中间的节点性能会较差
数据结构
List 的数据结构为快速链表 quickList
首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储,这个结构是 zipList,即压缩列表,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,当数据量比较多的时候才会改成 quickList
因为普通的链表需要的附加指针空间太大,会比较浪费空间。比如这个列表里只存 int 类型的数据,结构上还需要额外的两个指针 prev 和 next
Redis 将链表和 zipList 结合起来组成了 quickList。也就是将多个 zipList 使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能,又不会出现太大的空间冗余
集合(Set)
Set 对外提供的功能与 List 类似,是一个列表的功能,特殊之处在于 Set 是可以的,当你需要存储一个列表数据,又不需要出现重复数据时,Set 是一个很好的选择,并且 Set 提供了判断某个成员是否在一个 Set 集合内的重要接口,这个也是 List 不能提供的
Redis 的 Set 是 String 类型的。它底层起始是一个 ,所以添加,删除,查找的复杂度都是 O(1)
数据结构
Set 数据结构是 dict 字典,字典是用哈希表实现的
Java 中 HashSet 的内部实现使用的是 HashMap,只不过所有的 value 都指向同一个对象。Redis 的 set 结构也是一样,它的内部也使用 Hash 结构,所有的 value 都指向同一个内布值
哈希(Hash)
Hash 是一个键值对集合,是一个 String 类型的 field 和 value 的映射表,hash 特别适合用于存储对象,类似 Java 里面的 Map<String, Object>
数据结构
Hash 类型对应的数据结构是两种:ziplist(压缩列表)、hashtable(哈希表)。当 field-value 长度较短且个数较少时,使用 ziplist,否则使用 hashtable
有序集合 Zset(sorted set)
有序集合 Zset 和普通集合 set 非常相似,是一个没有重复元素的字符串集合
不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分(score),这个评分(score)被用来按照最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的,但是评分可以是重复的。
因为元素是有序的,所以可以很快的根据评分(score)或者次序(position)来获取一个范围的元素
数据结构
SortedSet(zset)是 Redis 提供的一个非常特别的数据结构,一方面它等价于 Java 的数据结构 Map<String, Double>
,可以给每一个元素 value 赋值一个权重 score,另一方面它又类似于 TreeSet,内部的元素会按照权重 score 进行排序,可以得到每个元素的名次,还可以通过 score 的范围来获取元素的列表
zset 底层使用了两个数据结构
hash:hash 的作用就是关联元素 value 和权重 score,保障元素 value 的唯一性,可以通过元素 value 找到相应的 score
跳跃表:跳跃表的目的在于给元素 value 排序,根据 score 的范围获取元素列表
跳跃表(跳表)
有序集合在生活中比较常见,例如根据成绩对学生排名,根据得分对玩家排名等。
对于有序集合的底层实现,可以用数组、平衡树、链表等。
数组不便于元素的插入、删除
平衡树或红黑树虽然效率高但是结构复杂
链表查询需要遍历所有效率低。
Redis 采用的是跳跃表,跳跃表效率堪比红黑树,实现远比红黑树简单。
在下图中,查找 51 的元素,从第二层开始找。比 21 大 且下一个元素指向 NULL,那么到第 1 层找,比 41 大 比 61 小,就到第 0 层找。