redis中的数据类型及存储结构

梦里梦外; 2022-05-16 22:26 199阅读 0赞

[Redis][]支持五中数据类型：String（字符串），Hash（哈希），List（列表），Set（集合）及zset(sortedset：有序集合)。

Redis定义了丰富的原语命令，可以直接与Redis服务器交互。实际应用中，我们不太会直接使用这些原语命令，Redis提供了[Java][]，C/C++，C\#，[PHP][]，[JavaScript][]，Perl，Object-C，[Python][]，Ruby，Erlang等客户端，大多情况下我们是通过各式各样的客户端来操作Redis。但是，任何语言的客户端实际上都是对Redis原语命令的封装，了解原语命令有助于理解客户端的设计原理，知其然，知其所以然。

## 3.1、字符串 ##

String是Redis最基本的数据类型，结构为一个key对应一个value。

String类型是二进制安全的，意味着可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。

String类型的最大能存储512M。

不像[Linux][]有那么多充满想象力的命令，还喜欢带一对莫名其妙的参数。Redis的原语命令很简单，而且有规律可循，一句话概括，就是干净利索脆。

比如我们想设置往Redis中存放一个用户名，用String类型存储：

*127.0.0.1:6379> **SET name chenlongfei***

*OK*

“OK”是Redis返回的响应，代表设置成功。

取出这个name的值：

*127.0.0.1:6379> **GET name***

*"chenlongfei"*

想修改name的值为“clf”，重新SET一遍，覆盖掉原来的值：

*127.0.0.1:6379> **SET name clf***

*OK*

*127.0.0.1:6379> **GET name***

*"clf"*

想删除该条数据：

*127.0.0.1:6379> **DEL name***

*(integer) 1 --该数字代表影响的记录总数*

*127.0.0.1:6379> **GET name***

*(nil) --nil代表为空，不存在该对象*

增删改查命令一分钟学会，想忘记都难，妈妈再也不用担心我的学习！

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 命令格式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SET&nbsp;key value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 设置指定 key 的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> GET&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取指定 key 的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SETNX&nbsp;key value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Set&nbsp;if&nbsp;Not Exist）只有在 key 不存在时设置 key 的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SETRANGE&nbsp;key offset value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 用 value 参数覆写给定 key 所储存的字符串值，从偏移量 offset 开始 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> GETRANGE&nbsp;key start end </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回 key 中字符串值的子字符 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> GETSET&nbsp;key value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> MSET&nbsp;key value [key value ...] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Multi&nbsp;Set）同时设置一个或多个 key-value 对 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> MGET&nbsp;key1 [key2..] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取所有(一个或多个)给定 key 的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> APPEND&nbsp;key value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将 value 追加到 key 原来的值的末尾 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SETEX&nbsp;key seconds value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Set Expire）将值 value 关联到 key ，并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> PSETEX&nbsp;key milliseconds value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Precise&nbsp;Set Expire）这个命令和 SETEX 命令相似，但它以毫秒为单位设置 key 的生存时间，而不是像 SETEX 命令那样，以秒为单位 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> STRLEN&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回 key 所储存的字符串值的长度 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> INCR&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将 key 中储存的数字值增一，前提是value是一个数字 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> INCRBY&nbsp;key increment </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将 key 所储存的值加上给定的增量值，前提是value是一个数字 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> INCRBYFLOAT&nbsp;key increment </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将 key 所储存的值加上给定的浮点增量值，前提是value是一个数字 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> DECR&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将 key 中储存的数字值减一，前提是value是一个数字 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> DECRBY&nbsp;key decrement </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> key 所储存的值减去给定的减量值，前提是value是一个数字 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

##  ##

## 3.2、哈希 ##

Redis的哈希是field和value之间的映射，即键值对的集合，所以特别适合用于存储对象。

Redis 中每个 hash 最多可以存储 232 - 1 键值对（40多亿）。

例如，我们想在Redis中存储一个用户信息，包括用户ID，用户名，邮箱地址三个字段：

*127.0.0.1:6379>**HMSET user\_1 userId 123 userName clf email chenlongfei@163.com***

*OK*

*127.0.0.1:6379> **HGETALL user\_1***

*1) "userId"*

*2) "123"*

*3) "userName"*

*4) "clf"*

*5) "email"*

*6) "chenlongfei@163.com"*

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 命令格式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HMSET&nbsp;key field1 value1 [field2 value2... ] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Hash&nbsp;Multi&nbsp;Set）同时将多个 field-value 对设置到哈希表 key 中 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HMGET&nbsp;key field1 [field2...] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取所有给定字段的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HSET&nbsp;key field value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HGET&nbsp;key field </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取存储在哈希表中指定字段的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HGETALL&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HDEL&nbsp;key field2 [field2] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 删除一个或多个哈希表字段 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HSETNX&nbsp;key field value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 只有在字段 field 不存在时，设置哈希表字段的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HKEYS&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取所有哈希表中的字段 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HVALS&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取哈希表中所有值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HEXISTS&nbsp;key field </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HLEN&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取哈希表中字段的数量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HINCRBY&nbsp;key field increment </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> HINCRBYFLOAT&nbsp;key field increment </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 为哈希表 key 中的指定字段的浮点数值加上增量 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

##  ##

## 3.3、列表 ##

Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。支持添加一个元素到列表头部（左边）或者尾部（右边）的操作。

一个列表最多可以包含 232- 1 ，即超过40亿个元素。

例如，我们想用一个名为“Continents”的列表盛放五大洲的名字：

*127.0.0.1:6379> **LPUSH Continents Asia Africa America Oceania Antarctica***

*(integer) 5*

*127.0.0.1:6379> **LRANGE Continents 0 4** \--获取下标为0~4的元素*

*1) "Antarctica"*

*2) "Oceania"*

*3) "America"*

*4) "Africa"*

*5) "Asia"*

Redis列表虽然名为列表，其实从特性上来讲更像是栈，以最近放进去的元素为头，以最早放进去的元素为尾，所以，Redis列表的下标呈倒序排列。上例中依次放进去的五个元素：Asia、Africa、America、Oceania、Antarctica，下标分别为4、3、2、1、0。这与Java中List的概念完全不一样，需要特别注意。

与栈类似，当执行POP操作时，Redis列表弹出的是最新放进去的元素，类似于栈顶元素。

Redis列表还支持一种**阻塞式操作**，比如BLPOP（**B**lockd **L**ist **Pop**之缩写），移出并获取列表的第一个元素，如果列表没有元素（或列表不存在）会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。

例如，我们对一个不存在的列表“myList”执行BLPOP命令：

BLPOPmyList 20 -- 弹出myList列表的第一个元素，如果没有，阻塞20秒

该客户端会进入阻塞状态，如果20秒之内该列表存入了元素，则弹出：

*27.0.0.1:6379> **BLPOP myList 20** \--若无元素则进入阻塞状态，限时20秒*

*1) "myList"*

*2) "hello"*

*(6.20s)*

如果超时后仍然没有等到元素，则结束阻塞，返回nil：

*127.0.0.1:6379> **BLPOP myList 20***

*(nil)*

*(20.07s)*

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 命令格式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LPUSH&nbsp;key value1 [value2...] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将一个或多个值插入到列表头部 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LPOP&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移出并获取列表的第一个元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LPUSHX&nbsp;key value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （List&nbsp;Push&nbsp;if exist）将一个或多个值插入到已存在的列表头部 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LINDEX&nbsp;key index </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 通过索引获取列表中的元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LRANGE&nbsp;key start stop </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取列表指定范围内的元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LSET&nbsp;key index value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 通过索引设置列表元素的值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LTRIM&nbsp;key start stop </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> RPOP key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Rear&nbsp;Pop）移除并获取列表最后一个元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> RPUSH&nbsp;key value1 [value2...] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将一个或多个值插入到列表尾部 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> RPUSHX&nbsp;key value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将一个或多个值插入到已存在的列表尾部 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LREM&nbsp;key count value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 从列表中删除字段值为value的元素，删除count的绝对值个value后结束，count &gt; 0 从表头删除；count &lt; 0 从表尾删除；count=0 全部删除 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> RPOPLPUSH&nbsp;source destination </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> BLPOP&nbsp;key1 [key2... ] timeout </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移出并获取列表的第一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止，如果timeout为0则一直等待下去 &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> BRPOP&nbsp;key1 [key2... ] timeout </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移出并获取列表的最后一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止，如果timeout为0则一直等待下去 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LINSERT&nbsp;key&nbsp;BEFORE&nbsp;|&nbsp;AFTERpivot value </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 在key 列表中寻找pivot，并在pivot值之前|之后插入value </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> LLEN&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取列表长度 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

##  ##

## 3.4、集合 ##

Redis集合是String类型的无序集合。**集合成员是唯一的**，这就意味着集合中不能出现重复的数据。

Redis集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

集合中最大的成员数为 232- 1 ，即每个集合最多可存储40多亿个成员。

集合的一大特点就是不能有重复元素，如果插入重复元素，Redis会忽略该操作：

*127.0.0.1:6379> **SADD direction east west south north***

*(integer) 4*

*127.0.0.1:6379> **SMEMBERS direction***

*1) "west"*

*2) "east"*

*3) "north"*

*4) "south"*

*127.0.0.1:6379> **SADD direction east***

*(integer) 0 --east元素已经存在，该操作无效*

*127.0.0.1:6379> **SMEMBERS direction***

*1) "west"*

*2) "east"*

*3) "north"*

*4) "south"*

Redis集合还有两大特点，一是支持随机获取元素，二是支持集合间的取差集、交集与并集操作。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 命令格式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SADD&nbsp;key member1 [member2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 向集合添加一个或多个成员 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SREM&nbsp;key member1 [member2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移除集合中一个或多个成员 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SPOP&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移除并返回集合中的一个随机元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SMEMBERS&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回集合中的所有成员 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SRANDMEMBER&nbsp;key [count] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回集合中count个随机元素，如count为空，则只返回一个 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SCARD&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> （Set&nbsp;Cardinality）返回集合中的元素总数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SISMEMBER&nbsp;key member </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 判membe元素是否是集key 的成员 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SMOVE&nbsp;source destination member </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将member元素从source集合移动到destination集合 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SDIFF&nbsp;key1 [key2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回给定所有集合的差集，即以key1为基准，返回key1有且[key2...]没有的元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SDIFFSTORE&nbsp;destination key1 [key2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回给定所有集合的差集并存储在destination中 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SINTER&nbsp;key1 [key2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回给定所有集合的交集 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SINTERSTORE&nbsp;destination key1 [key2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回给定所有集合的交集并存储在destination中 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SUNION&nbsp;key1 [key2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回所有给定集合的并集 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> SUNIONSTORE&nbsp;destination key1 [key2…] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 所有给定集合的并集存储在destination集合中 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

##  ##

## 3.5、有序列表 ##

Redis 有序集合和集合一样也是String类型元素的集合，且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。Redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。有序集合的成员是唯一的，但分数(score)却可以重复。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

集合中最大的成员数为 232- 1 ，即每个集合最多可存储40多亿个成员。

例如，、使用有序列表来存储学生的成绩单：

*127.0.0.1:6379> **ZADD scoreList 82 Tom***

*(integer) 1*

*127.0.0.1:6379> **ZADD scoreList 65.5 Jack***

*(integer) 1*

*127.0.0.1:6379> **ZADD scoreList 43.5 Rubby***

*(integer) 1*

*127.0.0.1:6379> **ZADD scoreList 99 Winner***

*(integer) 1*

*127.0.0.1:6379> **ZADD scoreList 78 Linda***

*(integer) 1*

*127.0.0.1:6379> **ZRANGE scoreList 0 100 WITHSCORES** \--获取名次在0~100之间的记录*

*1)"Rubby"*

*2)"43.5"*

*3)"Jack"*

*4)"65.5"*

*5)"Linda"*

*6)"78"*

*7)"Tom"*

*8)"82"*

*9)"Winner"*

*10) "99"*

需要注意的是，Redis有序集合是默认升序的，**score越低排名越靠前**，即score越低的元素下标越小。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 命令格式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZADD&nbsp;key score1 member1 [score2 member2 ...] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 添加一个或多个成员到有序集合，或者如果它已经存在更新其分数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZRANGE&nbsp;key start stop [WITHSCORES] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 把集合排序后，返回名次在[start,stop]之间的元素。 WITHSCORES是把score也打印出来 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZREVRANGE&nbsp;key start stop [WITHSCORES] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 倒序排列（分数越大排名越靠前），返回名次在[start,stop]之间的元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZRANGEBYSCORE&nbsp;key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset n] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 集合（升序）排序后取score在[min, max]内的元素，并跳过offset个，取出n个 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZREM&nbsp;key member [member ...] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 从有序集合中删除一个或多个成员 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZRANK&nbsp;key member </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 确定member在集合中的升序名次 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZREVRANK&nbsp;key member </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 确定member在集合中的降序名次 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZSCORE&nbsp;key member </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取member的分数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZCARD&nbsp;key </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 获取有序集合中成员的数量 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZCOUNT&nbsp;key min max </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 计算分数在min与max之间的元素总数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZINCRBY&nbsp;key increment member </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 给member的分数增加increment </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZREMRANGEBYRANK&nbsp;key start stop </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移除名次在start与stop之间的元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> ZREMRANGEBYSCORE&nbsp;key min max </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 移除分数在min与max之间的元素 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

##  ##

## 3.6、存储结构 ##

Redis的一种对象类型可以有不同的存储结构来实现，从而同时兼顾性能和内存。

**![Center][]**

**字典**是Redis最基础的[数据结构][Link 1]，一个字典即一个DB，Redis支持多DB。

**Redis字典采用Hash表实现**，针对碰撞问题，采用的方法为“链地址法”，即将多个哈希值相同的节点串连在一起，从而解决冲突问题。

“链地址法”的问题在于当碰撞剧烈时，性能退化严重，例如：当有n个数据，m个槽位，如果m=1，则整个Hash表退化为链表，查询复杂度O(n)。为了避免Hash碰撞攻击，Redis随机化了Hash表种子。

Redis的方案是“双buffer”，正常流程使用一个buffer，当发现碰撞剧烈（判断依据为当前槽位数和Key数的对比），分配一个更大的buffer，然后逐步将数据从老的buffer迁移到新的buffer。

**redisObject**是真正存储redis各种类型的结构，在Redis源码的redis.h文件中，定义了这些结构：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. /\* A redisobject, that is a type able to hold a string / list / set \*/
2. 
3. /\* The actualRedis Object \*/
4. \#define REDIS\_LRU\_BITS 24
5. \#define REDIS\_LRU\_CLOCK\_MAX ((1<<REDIS\_LRU\_BITS)-1)/\* Max value of obj->lru \*/
6. \#define REDIS\_LRU\_CLOCK\_RESOLUTION 1000/\* LRU clock resolution in ms \*/
7. typedef struct redisObject \{
8. unsigned type:4;
9. unsigned encoding:4;
10. unsigned lru:REDIS\_LRU\_BITS; /\* lru time(relative to server.lruclock) \*/
11. intrefcount;
12. void\*ptr;
13. \} robj;

其中type即Redis支持的逻辑类型，包括：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\* Object types\*/
2.  \#define REDIS\_STRING 0
3.  \#define REDIS\_LIST 1
4.  \#define REDIS\_SET 2
5.  \#define REDIS\_ZSET 3
6.  \#define REDIS\_HASH 4

即前面所列举的五种数据类型。type定义的只是逻辑类型，encoding才是物理存储方式，一种逻辑类型可以使用不同的存储方式，包括：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\* Objectsencoding. Some kind of objects like Strings and Hashes can be
2.  \* internally represented in multiple ways. The'encoding' field of the object
3.  \* is set to one of this fields for thisobject. \*/
4.  \#defineREDIS\_ENCODING\_RAW 0 /\* Rawrepresentation \*/
5.  \#defineREDIS\_ENCODING\_INT 1 /\* Encoded asinteger \*/
6.  \#define REDIS\_ENCODING\_HT2 /\* Encoded as hash table \*/
7.  \#defineREDIS\_ENCODING\_ZIPMAP 3 /\* Encoded aszipmap \*/
8.  \#defineREDIS\_ENCODING\_LINKEDLIST 4 /\* Encoded as regular linked list \*/
9.  \#defineREDIS\_ENCODING\_ZIPLIST 5 /\* Encoded as ziplist \*/
10. \#define REDIS\_ENCODING\_INTSET6 /\* Encoded as intset \*/
11. \#defineREDIS\_ENCODING\_SKIPLIST 7 /\* Encoded asskiplist \*/
12. \#defineREDIS\_ENCODING\_EMBSTR 8 /\* Embedded sdsstring encoding \*/

（1）REDIS\_ENCODING\_RAW 即原生态的存储结构，就是以字符串形式存储，字符串类型在redis中用sds(simple dynamic string)封装，主要为了解决长度计算和追加效率的问题。

（2）**REDIS\_ENCODING\_INT** 代表整数，以long型存储。

（3） **REDIS\_ENCODING\_HT** 代表哈希表（**H**ash **T**able），以哈希表结构存储，与字典的实现方法一致。

（4）**REDIS\_ENCODING\_ZIPMAP** 其实质是用一个字符串数组来依次保存key和value，查询时是依次遍列每个key-value 对，直到查到为止。

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（5）**REDIS\_ENCODING\_LINKEDLIST** 代表链表，以典型的链表结构存储。

（6） **REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST** 代表一种双端列表，且通过特殊的格式定义，压缩内存适用，以时间换空间。ZIPLIST适合小数据量的读场景，不适合[大数据][Link 2]量的多写/删除场景。

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（7） **REDIS\_ENCODING\_INTSET** 是用一个有序的整数数组来实现的。

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（8）**REDIS\_ENCODING\_SKIPLIST** 同时采用字典和有序集两种数据结构来保存数据元素。跳跃表（SkipList）是一个特殊的链表，相比一般的链表，有更高的查找效率，其效率可比拟于二叉查找树。一张关于跳表和跳表搜索过程如下图：

![Center 4][]

在图中，需要寻找 68，在给出的查找过程中，利用跳表数据结构优势，只比较了 3次，横箭头不比较，竖箭头比较。由此可见，跳表预先间隔地保存了有序链表中的节点，从而在查找过程中能达到类似于二分搜索的效果，而二分搜索思想就是通过比较中点数据放弃另一半的查找，从而节省一半的查找时间。

缺点即浪费了空间，自古空间和时间两难全。

（9）**REDIS\_ENCODING\_EMBSTR** 代表使用embstr编码的简单动态字符串。好处有如下几点： embstr的创建只需分配一次内存，而raw为两次（一次为sds分配对象，另一次为objet分配对象，embstr省去了第一次）。相对地，释放内存的次数也由两次变为一次。embstr的objet和sds放在一起，更好地利用缓存带来的优势。需要注意的是，Redis并未提供任何修改embstr的方式，即embstr是只读的形式。对embstr的修改实际上是先转换为raw再进行修改。

### 3.6.1 字符串的存储结构 ###

**Redis的所有的key都采用字符串保存**，而值可以是字符串，列表，哈希，集合和有序集合对象的其中一种。

字符串存储的逻辑类型即REDIS\_STRING，其物理实现（enconding）可以为 REDIS\_ENCODING\_INT、 REDIS\_ENCODING\_EMBSTR或REDIS\_ENCODING\_RAW。

首先，如果可以使用REDIS\_ENCODING\_EMBSTR编码，Redis首选REDIS\_ENCODING\_EMBSTR保存；其次，如果可以转换，Redis会尝试将一个字符串转化为Long，保存为REDIS\_ENCODING\_INT，如“26”、“180”等；最后，Redis会保存为REDIS\_ENCODING\_RAW，如“chenlongfei”、“Redis”等。

### 3.6.2 哈希的存储结构 ###

REDIS\_HASH可以有两种encoding方式： REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST 和 REDIS\_ENCODING\_HT

Hash表默认的编码格式为REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST，在收到来自用户的插入数据的命令时：

（1）调用hashTypeTryConversion函数检查键/值的长度大于配置的hash\_max\_ziplist\_value（默认64）

（2）调用hashTypeSet判断节点数量大于配置的hash\_max\_ziplist\_entries（默认512）

以上任意条件满足则将Hash表的数据结构从REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST转为REDIS\_ENCODING\_HT。

### 3.6.3 列表的存储结构 ###

REDIS\_SET有两种encoding方式，REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST和REDIS\_ENCODING\_LINKEDLIST。

列表的默认编码格式为REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST，当满足以下条件时，编码格式转换为REDIS\_ENCODING\_LINKEDLIST：

（1）元素大小大于list-max-ziplist-value（默认64）

（2）元素个数大于配置的list-max-ziplist-entries（默认512）

### 3.6.4 集合的存储结构 ###

REDIS\_SET有两种encoding方式： REDIS\_ENCODING\_INTSET 和 REDIS\_ENCODING\_HT。

集合的元素类型和数量决定了encoding方式，默认采用REDIS\_ENCODING\_INTSET ，当满足以下条件时，转换为REDIS\_ENCODING\_HT：

（1）元素类型不是整数

（2）元素个数超过配置的set-max-intset-entries（默认512）

### 3.6.5 有序列表的存储结构 ###

REDIS\_ZSET有两种encoding方式： REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST（同上）和 REDIS\_ENCODING\_SKIPLIST。

由于有序集合每一个元素包括：<member，score>两个属性，为了保证对member和score都有很好的查询性能，REDIS\_ENCODING\_SKIPLIST同时采用字典和有序集两种数据结构来保存数据元素。字典和有序集通过指针指向同一个数据节点来避免数据冗余。

字典中使用member作为key，score作为value，从而保证在O(1)时间对member的查找跳跃表基于score做排序，从而保证在 O(logN) 时间内完成通过score对memer的查询。

有序集合默认也是采用REDIS\_ENCODING\_ZIPLIST的实现，当满足以下条件时，转换为REDIS\_ENCODING\_SKIPLIST：

（1）数据元素个数超过配置zset\_max\_ziplist\_entries 的值（默认值为 128 ）

（2）新添加元素的 member 的长度大于配置的zset\_max\_ziplist\_value 的值（默认值为 64 ）

### 3.6.6 总结 ###

针对同一种数据类型，Redis会根据元素类型/大小/个数采用不同的编码方式，不同的编码方式在内存使用效率/查询效率上差距巨大，可以通过配置文件调整参数来达到最优。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> RedisObject </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 实现方式一 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 实现方式二 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 实现方式三 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 字符串 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_INT </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_EMBSTR </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_RAW </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 哈希 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_ZIPLIST </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_HT </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 列表 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_ZIPLIST </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_LINKEDLIST </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 集合 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_INTSET </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_HT </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有序集合 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_ZIPLIST </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> REDIS_ENCODING_SKIPLIST </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

[Redis]: http://lib.csdn.net/base/redis
[Java]: http://lib.csdn.net/base/javase
[PHP]: http://lib.csdn.net/base/php
[JavaScript]: http://lib.csdn.net/base/javascript
[Python]: http://lib.csdn.net/base/python
[Linux]: http://lib.csdn.net/base/linux
[Center]: /images/20220517/84a2e72a5a31404fbf80de12908cd90a.png
[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/datastructure
[view plain]: http://blog.csdn.net/u012152619/article/details/52705876#
[Center 1]: /images/20220517/da69655ff2ee4f4da0a90d604261e9ae.png
[Link 2]: http://lib.csdn.net/base/hadoop
[Center 2]: /images/20220517/a166fd39c6db4b0b8bb9e9e842389064.png
[Center 3]: /images/20220517/42f4aa2732a74a529b8e35b5ad07b48d.png
[Center 4]: /images/20220517/05de86200ce249bcb4fd8e7b71a6c02d.png