Redis 基础数据结构
Redis 有 5 种基础数据结构,分别为:string (字符串)、list (列表)、set (集合)、hash (哈希) 和 zset (有序集合)。
string (字符串)
字符串 string 是 Redis 最简单的数据结构。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。
Redis 的字符串是动态字符串,是可以修改的字符串,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。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,扩容时一次只会多扩 1M 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512M。
过期和 set 命令扩展
可以对 key 设置过期时间,到点自动删除,这个功能常用来控制缓存的失效时间。
计数
如果 value 值是一个整数,还可以对它进行自增操作。自增是有范围的,它的范围是 signed long 的最大最小值,超过了这个值,Redis 会报错。字符串是由多个字节组成,每个字节又是由 8 个 bit 组成,如此便可以将一个字符串看成很多 bit 的组合,这便是 bitmap「位图」数据结构。
list (列表)
Redis 的列表相当于 Java 语言里面的 LinkedList,注意它是链表而不是数组。这意味着 list 的插入和删除操作非常快,时间复杂度为 O(1),但是索引定位很慢,时间复杂度为 O(n)。
快速列表
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,也即是压缩列表。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,而且 会加重内存的碎片化。比如这个列表里存的只是 int 类型的数据,结构上还需要两个额外的指针 prev 和 next 。所以 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。
hash (字典)
Redis 的字典相当于 Java 语言里面的 HashMap,它是无序字典。内部实现结构上同 Java 的 HashMap 也是一致的,同样的数组 + 链表二维结构。第一维 hash 的数组位置碰撞 时,就会将碰撞的元素使用链表串接起来。
set (集合)
Redis 的集合相当于 Java 语言里面的 HashSet,它内部的键值对是无序的唯一的。它的内部实现相当于一个特殊的字典,字典中所有的 value 都是一个值 NULL。
当集合中最后一个元素移除之后,数据结构自动删除,内存被回收。set 结构可以用来 存储活动中奖的用户 ID,因为有去重功能,可以保证同一个用户不会中奖两次。
zset (有序列表)
它类似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的结合体,一方面它是一个 set,保证了内部 value 的唯一性,另一方面它可以给每个 value 赋予一个 score,代表这个 value 的排序权重。
zset 可以用来存储学生的成绩,value 值是学生的 ID,score 是他的考试成绩。我们 可以对成绩按分数进行排序就可以得到他的名次。
容器型数据结构的通用规则
list/set/hash/zset 这四种数据结构是容器型数据结构,它们共享下面两条通用规则:
1、create if not exists
如果容器不存在,那就创建一个,再进行操作。比如 rpush 操作刚开始是没有列表的,
Redis 就会自动创建一个,然后再 rpush 进去新元素。
2、drop if no elements
如果容器里元素没有了,那么立即删除元素,释放内存。这意味着 lpop 操作到最后一
个元素,列表就消失了。
过期时间
Redis 所有的数据结构都可以设置过期时间,时间到了,Redis 会自动删除相应的对象。 需要注意的是过期是以对象为单位,比如一个 hash 结构的过期是整个 hash 对象的过期, 而不是其中的某个子 key。
还有一个需要特别注意的地方是如果一个字符串已经设置了过期时间,然后你调用了
set 方法修改了它,它的过期时间会消失。