五种常见的Redis数据类型是怎么实现的?

画了一张Redis数据类型和底层数据结构的对应关图,左边是Redis 3.0版本的,也就是《Redis 设计与实现》这本书讲解的版本,现在看还是有点过时了,右边是现在Redis 7.0版本的。

图片[1]-五种常见的Redis数据类型是怎么实现的?-不念博客
对应图

String类型内部实现

String 类型的底层的数据结构实现主要是 SDS(简单动态字符串)。 SDS 和我们认识的 C 字符串不太一样,之所以没有使用 C 语言的字符串表示,因为 SDS 相比于 C 的原生字符串:

  • SDS 不仅可以保存文本数据,还可以保存二进制数据。因为 SDS 使用 len 属性的值而不是空字符来判断字符串是否结束,并且 SDS 的所有 API 都会以处理二进制的方式来处理 SDS 存放在 buf[] 数组里的数据。所以 SDS 不光能存放文本数据,而且能保存图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。
  • SDS 获取字符串长度的时间复杂度是 O(1)。因为 C 语言的字符串并不记录自身长度,所以获取长度的复杂度为 O(n);而 SDS 结构里用 len 属性记录了字符串长度,所以复杂度为 O(1)。
  • Redis 的 SDS API 是安全的,拼接字符串不会造成缓冲区溢出。因为 SDS 在拼接字符串之前会检查 SDS 空间是否满足要求,如果空间不够会自动扩容,所以不会导致缓冲区溢出的问题。

List类型内部实现

List 类型的底层数据结构是由双向链表或压缩列表实现的:

  • 如果列表的元素个数小于 512 个(默认值,可由 list-max-ziplist-entries 配置),列表每个元素的值都小于 64 字节(默认值,可由 list-max-ziplist-value 配置),Redis 会使用压缩列表作为 List 类型的底层数据结构;
  • 如果列表的元素不满足上面的条件,Redis 会使用双向链表作为 List 类型的底层数据结构;

但是在 Redis 3.2 版本之后,List 数据类型底层数据结构就只由 quicklist 实现了,替代了双向链表和压缩列表

Hash类型内部实现

Hash 类型的底层数据结构是由压缩列表或哈希表实现的:

  • 如果哈希类型元素个数小于 512 个(默认值,可由 hash-max-ziplist-entries 配置),所有值小于 64 字节(默认值,可由 hash-max-ziplist-value 配置)的话,Redis 会使用压缩列表作为 Hash 类型的底层数据结构;
  • 如果哈希类型元素不满足上面条件,Redis 会使用哈希表作为 Hash 类型的底层数据结构。

在 Redis 7.0 中,压缩列表数据结构已经废弃了,交由 listpack 数据结构来实现了

Set类型内部实现

Set 类型的底层数据结构是由哈希表或整数集合实现的:

  • 如果集合中的元素都是整数且元素个数小于 512 (默认值,set-maxintset-entries配置)个,Redis 会使用整数集合作为 Set 类型的底层数据结构;
  • 如果集合中的元素不满足上面条件,则 Redis 使用哈希表作为 Set 类型的底层数据结构。

ZSet类型内部实现

Zset 类型的底层数据结构是由压缩列表或跳表实现的:

  • 如果有序集合的元素个数小于 128 个,并且每个元素的值小于 64 字节时,Redis 会使用压缩列表作为 Zset 类型的底层数据结构;
  • 如果有序集合的元素不满足上面的条件,Redis 会使用跳表作为 Zset 类型的底层数据结构;

在Redis 7.0中,压缩列表数据结构已经废弃了,交由listpack数据结构来实现了。

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