算法实战.Redis常用数据类型

叁歲伎倆 2022-02-04 20:39 192阅读 0赞

## Redis常用数据类型 ##

> Redis 数据库介绍

Redis 是一种**键值（Key-Value）数据库**。相对于关系型数据库（比如 MySQL），Redis 也被叫作**非关系型数据库**

而 Redis 中只包含“键”和“值”两部分，只能通过“键”来查询“值”。正是因为这样简单的存储结构，也让 Redis 的**读写效率非常高**。

除此之外，Redis 主要是作为**内存数据库**来使用，也就是说，数据是存储在内存中的。尽管它经常被用作内存数据库，但是，它也支持将数据存储在硬盘中。这一点，我们后面会介绍。

Redis 中，**键的数据类型是字符串**，但是为了丰富数据存储的方式，方便开发者使用，**值的数据类型有很多，常用的数据类型有这样几种，它们分别是字符串、列表、字典、集合、有序集合**。

> 字符串（string）

字符串

> 列表（list）

这种数据类型对应两种实现方法，一种是**压缩列表**（ziplist），另一种是**双向循环链表**。

当列表中存储的数据量比较小的时候，列表就可以采用压缩列表的方式实现。

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压缩列表这种存储结构，一方面比较**节省内存**，另一方面可以**支持不同类型数据的存储**。而且，因为数据存储在一片连续的内存空间，通过键来获取值为列表类型的数据，读取的效率也非常高。

当列表中存储的数据量比较大的时候，也就是不能同时满足刚刚讲的两个条件的时候，列表就要通过双向循环链表来实现了。

> 字典

字典类型用来存储一组数据对。每个数据对又包含键值两部分。字典类型也有两种实现方式。一种是我们刚刚讲到的**压缩列表**，另一种是\*\*\*散列表\*\*\*。

> 集合

集合这种数据类型用来存储一组不重复的数据。这种数据类型也有两种实现方法，一种是基于**有序数组**，另一种是基于**散列表**。

> 有序集合

有序集合这种数据类型，我们在**跳表**里已经详细讲过了。它用来存储一组数据，并且每个数据会附带一个得分。通过得分的大小，我们将数据组织成跳表这样的数据结构，以支持快速地按照得**分值**、**得分区间**获取数据。

实际上，跟 Redis 的其他数据类型一样，有序集合也并不仅仅只有跳表这一种实现方式。当数据量比较小的时候，Redis 会用**压缩列表**来实现有序集合。

> 数据结构持久化

*  第一种是**清除原有的存储结构**，只将数据存储到磁盘中。当我们需要从磁盘还原数据到内存的时候，再重新将数据组织成原来的数据结构。实际上，**Redis** 采用的就是这种持久化思路。
 *  第二种方式是**保留原来的存储格式**，将数据按照原有的格式存储在磁盘中。我们拿**散列表**这样的数据结构来举例。我们可以将散列表的大小、每个数据被散列到的槽的编号等信息，都保存在磁盘中。有了这些信息，我们从磁盘中将数据还原到内存中的时候，就可以避免重新计算哈希值。

> 为什么Redis一定要用跳表来实现有序集合？

Redis 中的有序集合是通过跳表来实现的，严格点讲，其实还用到了散列表。不过散列表我们后面才会讲到，所以我们现在暂且忽略这部分。如果你去查看 Redis 的开发手册，就会发现，Redis 中的有序集合支持的核心操作主要有下面这几个：

*  插入一个数据；
 *  删除一个数据；
 *  查找一个数据；
 *  按照区间查找数据（比如查找值在 \[100, 356\] 之间的数据）；
 *  迭代输出有序序列。

其中，插入、删除、查找以及迭代输出有序序列这几个操作，红黑树也可以完成，时间复杂度跟跳表是一样的。但是，按照区间来查找数据这个操作，红黑树的效率没有跳表高。

对于按照**区间查找**数据这个操作，跳表可以做到 O(logn) 的时间复杂度定位区间的起点，然后在原始链表中顺序往后遍历就可以了。这样做非常高效。

当然，Redis 之所以用跳表来实现有序集合，还有其他原因，比如，**跳表更容易代码实现**。虽然跳表的实现也不简单，但比起红黑树来说还是好懂、好写多了，而简单就意味着可读性好，不容易出错。

还有，**跳表更加灵活**，它可以通过改变索引构建策略，有效平衡执行效率和内存消耗。

不过，跳表也不能完全替代红黑树。因为红黑树比跳表的出现要早一些，很多编程语言中的 Map 类型都是通过红黑树来实现的。我们做业务开发的时候，直接拿来用就可以了，不用费劲自己去实现一个红黑树，但是跳表并没有一个现成的实现，所以在开发中，如果你想使用跳表，必须要自己实现。

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