作为一名服务端工程师,工作中你肯定和 Redis 打过交道。Redis 为什么快,这点想必你也知道,至少为了面试也做过准备。很多人知道 Redis 快仅仅因为它是基于内存实现的,对于其它原因倒是模棱两可。
那么今天就和小莱一起看看:

- 思维导图 -
基于内存实现
这点在一开始就提到过了,这里再简单说说。
Redis 是基于内存的数据库,那不可避免的就要与磁盘数据库做对比。对于磁盘数据库来说,是需要将数据读取到内存里的,这个过程会受到磁盘 I/O 的限制。
而对于内存数据库来说,本身数据就存在于内存里,也就没有了这方面的开销。
高效的数据结构
Redis 中有多种数据类型,每种数据类型的底层都由一种或多种数据结构来支持。正是因为有了这些数据结构,Redis 在存储与读取上的速度才不受阻碍。这些数据结构有什么特别的地方,各位看官接着往下看:

1、简单动态字符串
这个名词可能你不熟悉,换成 SDS 肯定就知道了。这是用来处理字符串的。了解 C 语言的都知道,它是有处理字符串方法的。而 Redis 就是 C 语言实现的,那为什么还要重复造轮子?我们从以下几点来看:
(1)字符串长度处理

这个图是字符串在 C 语言中的存储方式,想要获取 「Redis」的长度,需要从头开始遍历,直到遇到 '\0' 为止。

Redis 中怎么操作呢?用一个 len 字段记录当前字符串的长度。想要获取长度只需要获取 len 字段即可。你看,差距不言自明。前者遍历的时间复杂度为 O(n),Redis 中 O(1) 就能拿到,速度明显提升。
(2)内存重新分配
C 语言中涉及到修改字符串的时候会重新分配内存。修改地越频繁,内存分配也就越频繁。而内存分配是会消耗性能的,那么性能下降在所难免。
而 Redis 中会涉及到字符串频繁的修改操作,这种内存分配方式显然就不适合了。于是 SDS 实现了两种优化策略:
-
空间预分配
对 SDS 修改及空间扩充时,除了分配所必须的空间外,还会额外分配未使用的空间。
具体分配规则

本文深入探讨了Redis为何如此快速的原因,主要从三个方面展开:1) Redis基于内存运行,避免了磁盘I/O的开销;2) 高效的数据结构如SDS、双端链表、压缩列表、字典和跳跃表的设计,优化了存储和读取速度;3) 采用I/O多路复用模型和单线程,减少了上下文切换,提高了处理效率。通过理解这些核心机制,可以更好地理解和利用Redis。
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