hash、set、zset有多牛？从底层告诉你数据结构原理

前言

今天来说下Redis中hash、set、zset的底层数据结构原理！

Redis-哈希对象（hash）

hash的底层存储有两种数据结构，一种是ziplist，另外一种是hashtable,这两种数据结构我们之前都有讲解，ziplist就是上文提到的结构，hashtable之前讲解的redis结构，hash对象只有同时满足以下条件，才会采用ziplist编码：

• hash对象保存的键和值字符串长度都小于64字节
• hash对象保存的键值对数量小于512 ziplist存储的结构如下

 

上图中可以看到，当数据量比较小的时候，我们会将所有的key及value都当成一个元素，顺序的存入到ziplist中，构成有序。

hashtable存储的结构

 

字符串的set key value 和 hash 的区别是什么

过期时间，hash没有过期时间set不断的加值有一个问题，dict中有一个属性是dictht ht[2]，主要是> 扩容用的，如果不断的加key，则整体redis内存就需要扩容，扩容就需要基于原有内存增加一倍，内存消耗很大

Redis-集合对象（set）

set是一个无序的、自动去重的集合数据类型，Set底层用两种数据结构存储，一个是hashtable，一个是inset。

其中hashtable的key为set中元素的值，而value为null

inset为可以理解为数组，使用inset数据结构需要满足下述两个条件：

• 元素个数不少于默认值512

  set-max-inset-entries 512

• 元素可以用整型表示

intset的底层结构

 

 

查询方式一般采用二分查找法，实际查询复杂度也就在log(n)

Redis-有序集合对象（zset）

zset为有序（有限score排序，score相同则元素字典序），自动去重的集合数据类型，其底层实现为 字典（dict） + 跳表（skiplist），当数据比较少的时候用ziplist编码结构存储。

同时满足以下两个条件采用ziplist存储：

• 有序集合保存的元素数量小于默认值128个
• 有序集合保存的所有元素的长度小于默认值64字节

ziplist存储方式

当ziplist作为zset的底层存储结构时候，每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员，第二个元素保存元素的分值

 

字典（dict） + 跳表（skiplist）的存储方式

zset底层的存储结构包括ziplist或skiplist，在同时满足以下两个条件的时候使用ziplist，其他时候使用skiplist，两个条件如下：

有序集合保存的元素数量小于128个 有序集合保存的所有元素的长度小于64字节

跳表的数据结构

 

首先我们理解一下什么是跳表

 

同种可以看到我们通过分等级，从最高等级向低等级查询，效率提高，其时间复杂度为logn（类似于二分查找）

dict+skiplist的最终的存储结构如下

 

基于上图我们看一下skiplist几个关键对象的数据结构，方便大家理解

设置

 

可以看到一个是dict结构，主要key是其集合元素，而value就是对应分值，而zkiplist作为跳跃表，按照分值排序，方便定位成员

跳表

 

zskiplistNode

 

zskiplistNode中的robj指针指向具体元素，注意这个指针和dict中key指针指向同一个元素，其中backward后腿指针便于回溯

总结

本节内容主要讲解了Redis中hash、set、zset的底层原理，其中hash底层采用两种，分别是ziplist和hashtable，set底层也分别采用两种hashtable和inset，其中inset也可以理解为数组，zset底层分别是ziplist和dict+skiplist，我们可以看到在节省内存、提高查询效率方面都体现了优秀的设计，这些都可以作为我们日后设计及开发中的宝贵经验，下一节我们将带领大家学习Redis在数据安全及性能保障方面的特点。

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