Redis数据结构 学习笔记 2022-3-21

Redis数据结构

1、String：

（底层:）简单动态字符串（SDS,simple dynamic string），是可以修改的字符串，类似于Java中的ArrayList；
（为什么选用SDS？）采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配
（扩容：）当字符串长度小于 1M 时，扩容都是加倍扩容，如果超过 1M，扩容时一次只会增加 1M 的空间，字符串最大长度为 512M
（整体架构：）Redis 所有的数据结构都是以唯一的 key 字符串作为名称，然后通过这个唯一 key 值来获取相应的 value 数据。不同类型的数据结构的差异就在于 value 的结构不一样。但是这个key使用的结构，都是字符串类型

2、hash：

在redis中，hash类型是指Redis键值对中的值本身又是一个键值对结构，形如 value=[ {field1，value1},...,{fieldN，valueN} ]

如下图所示

（底层：）压缩列表（ziplist）与哈希表（hashtable）；
（整体架构：）时间效率 和 空间效率 的平衡，压缩列表可以节省内存空间，哈希表查询效率高

只有当存储的数据量比较小的情况下，Redis 才使用压缩列表来实现字典类型
（压缩链表）需要满足两个条件：<总结：键值对数量少，值得数据小>
1、哈希类型元素个数（键值对个数）小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个）
2、所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64字节）

（特点：） 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
（转化：）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
（为什么？）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）
（本质：）时间效率 和 空间效率 的平衡

2.1、Redis压缩列表

压缩列表是Redis为了节约内存而开发的,是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型(sequential)数据结枃。一个压缩列表可以包含任意多个节点(entry),每个节点可以保存一个字节数组或者一个整数值，如下图

示例：

如上图，展示了一个总长为80字节，包含3个节点的压缩列表。如果我们有一个指向压缩列表起始地址的指针p，那么 表尾节点 的地址就是P+60。

2.2、Redis压缩列表节点的构成

每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值。其中，字节数组可以是以下三种长度中的一种。

长度小于等于63(2^6-1)字节的字节数组;
长度小于等于16383(2^14-1)字节的字节数组
长度小于等于4294967295(2^32-1)字节的字节数组
整数值可以是以下6种长度中的一种

4位长,介于0至12之间的无符号整数
1字节长的有符号整数
3字节长的有符号整数
int16_t类型整数
int32_t类型整数
int64_t类型整数
、、、（学习地址：https://www.cnblogs.com/hunternet/p/11306690.html）

3、list：

（底层结构：）压缩链表 和 双向链表
（作用：）即可以当栈，也可以当队列

4、set：

（底层结构：）整数集合（Intset）和 哈希表
“整数集合（Intset）是Redis集合的底层实现之一，当一个集合中只包含整数，且这个集合中的元素数量不多时，redis就会使用整数集合intset作为集合的底层实现

（作用：1、存储集合性质得数据；2、进行集合间得操作）

5、zset（sorted set）：

（底层结构：）跳表（skip list）<从 稀疏层次 往 紧密层次 上跳>,平均查找和插入时间复杂度都是O(logn)
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（见右边的示意图）;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

跳表是用空间来换时间，跳表的效率比链表高了，但是跳表需要额外存储多级索引，所以需要的更多的内存空间

（作用：）zset可以保证数据不重复且有序，通过score来确定顺序