【干货知识】Redis：从应用到底层，一文帮你搞定

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VIP免费原创最新推荐文章于 2026-05-06 11:04:41 发布 977 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【Redis零基础入门到精通：数据类型、底层原理、高性能核心+全命令实操，小白一看就懂】 Redis作为高性能内存数据库，是后端开发必备的核心技能。本文从零基础出发，系统讲解Redis的核心知识：五大数据类型（String/Hash/List/Set/ZSet）的使用场景和底层结构；Redis高性能的5大原理（内存操作/单线程/高效数据结构/IO多路复用/命令优化）；持久化、事务、主从复制等进阶知识；常见避坑指南和面试题。全文采用通俗易懂的语言，包含命令行操作和Java API示例，帮助开发者快速掌握Redis从入门到实战的核心技能。阅读详情

1、基本类型及底层实现

1.1、String

用途：

适用于简单key-value存储、setnx key value实现分布式锁、计数器(原子性)、分布式全局唯一ID。

底层：C语言中String用char[]数组表示，源码中用SDS(simple dynamic string)封装char[]，这是是Redis存储的最小单元，一个SDS最大可以存储512M信息。

struct sdshdr{
  unsigned int len; // 标记char[]的长度
  unsigned int free; //标记char[]中未使用的元素个数
  char buf[]; // 存放元素的坑
}

Redis对SDS再次封装生成了RedisObject，核心有两个作用：

说明是5种类型哪一种。
里面有指针用来指向 SDS。

当你执行set name sowhat的时候，其实Redis会创建两个RedisObject对象，键的RedisObject 和值的RedisOjbect 其中它们type = REDIS_STRING，而SDS分别存储的就是 name 跟 sowhat 字符串咯。

并且Redis底层对SDS有如下优化：

SDS修改后大小 > 1M时系统会多分配空间来进行空间预分配。
SDS是惰性释放空间的，你free了空间，可是系统把数据记录下来下次想用时候可直接使用。不用新申请空间。

1.2、List

查看源码底层 adlist.h 会发现底层就是个双端链表，该链表最大长度为2^32-1。常用就这几个组合。

lpush + lpop = stack 先进后出的栈 lpush + rpop = queue 先进先出的队列 lpush + ltrim = capped collection 有限集合 lpush + brpop = message queue 消息队列

一般可以用来做简单的消息队列，并且当数据量小的时候可能用到独有的压缩列表来提升性能。当然专业点还是要 RabbitMQ、ActiveMQ等

1.3、Hash

散列非常适用于将一些相关的数据存储在一起，比如用户的购物车。该类型在日常用途还是挺多的。

这里需要明确一点：Redis中只有一个K，一个V。其中 K 绝对是字符串对象，而 V 可以是String、List、Hash、Set、ZSet任意一种。

hash的底层主要是采用字典dict的结构，整体呈现层层封装。从小到大如下：

1.3.1、dictEntry

真正的数据节点，包括key、value 和 next 节点。

1.3.2、dictht

1、数据 dictEntry 类型的数组，每个数组的item可能都指向一个链表。

2、数组长度 size。

3、sizemask 等于 size - 1。

4、当前 dictEntry 数组中包含总共多少节点。

1.3.3、dict

1、dictType 类型，包括一些自定义函数，这些函数使得key和value能够存储

2、rehashidx 其实是一个标志量，如果为-1说明当前没有扩容，如果不为 -1 则记录扩容位置。

3、dictht数组，两个Hash表。

4、iterators 记录了当前字典正在进行中的迭代器

组合后结构就是如下：

1.3.4、渐进式扩容

为什么 dictht ht[2]是两个呢？目的是在扩容的同时不影响前端的CURD，慢慢的把数据从ht[0]转移到ht[1]中，同时rehashindex来记录转移的情况，当全部转移完成，将ht[1]改成ht[0]使用。

rehashidx = -1说明当前没有扩容，rehashidx != -1则表示扩容到数组中的第几个了。

扩容之后的数组大小为大于used*2的2的n次方的最小值，跟 HashMap 类似。然后挨个遍历数组同时调整rehashidx的值，对每个dictEntry[i] 再挨个遍历链表将数据 Hash 后重新映射到 dictht[1]里面。并且 dictht[0].use 跟 dictht[1].use 是动态变化的。

整个过程的重点在于rehashidx，其为第一个数组正在移动的下标位置，如果当前内存不够，或者操作系统繁忙，扩容的过程可以随时停止。

停止之后如果对该对象进行操作，那是什么样子的呢？

1、如果是新增，则直接新增后第二个数组，因为如果新增到第一个数组，以后还是要移过来，没必要浪费时间

2、如果是删除，更新，查询，则先查找第一个数组，如果没找到，则再查询第二个数组。

1.4、Set

如果你明白Java中HashSet是HashMap的简化版那么这个Set应该也理解了。都是一样的套路而已。这里你可以认为是没有Value的Dict。看源码 t.set.c 就可以了解本质了。

int setTypeAdd(robj *subject, robj *value) {
    long long llval;
    if (subject->encoding == REDIS_ENCODING_HT) {
         // 看到底层调用的还是dictAdd，只不过第三个参数= NULL
         if (dictAdd(subject->ptr,value,NULL) == DICT_OK) {
            incrRefCount(value);
            return 1;
        }
        ....