Redis系列（2）几种数据结构

Redis系列（2）几种数据结构
1、String
string 是最简单的类型，你可以理解成与 Memcached 是一模一样的类型，一个 key 对应一个
value，其上支持的操作与 Memcached 的操作类似。但它的功能更丰富。
string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据， 比如 jpg 图片或者序
列化的对象。 从内部实现来看其实 string 可以看作 byte 数组，最大上限是 1G 字节， 下面是
string 类型的定义:

struct sdshdr {
long len;
long free;
char buf[];
};

len 是 buf 数组的长度。
free 是数组中剩余可用字节数， 由此可以理解为什么 string 类型是二进制安全的了， 因为它
本质上就是个 byte 数组， 当然可以包含任何数据了
buf 是个 char 数组用于存贮实际的字符串内容， 其实 char 和 c#中的 byte 是等价的，都是一
个字节。
另外 string 类型可以被部分命令按 int 处理.比如 incr 等命令， 如果只用 string 类型， redis 就
可以被看作加上持久化特性的 memcached。

2、Hash类型
Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表.它的添加、删除操作都是 O(1) （平均）。
hash 特别适合用于存储对象。相较于将对象的每个字段存成单个 string 类型。
将一个对象存储在 hash 类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。省内存的原因是新建一个 hash 对象时开始是用 zipmap（又称为 small hash）来存储的。这个 zipmap 其实并不是 hash table，但是 zipmap 相比正常的 hash 实现可以节省不少 hash 本身需要的一些元数据存储开销。尽管 zipmap 的添加，删除，查找都是 O(n)，但是由于一般对象的 field 数量都不太多。所以使用 zipmap 也是很快的,也就是说添加删除平均还是 O(1)。如果 field 或者 value的大小超出一定限制后， Redis 会在内部自动将 zipmap 替换成正常的 hash 实现. 这个限制可以在配置文件中指定。
hash-max-zipmap-entries 64 #配置字段最多 64 个
hash-max-zipmap-value 512 #配置 value 最大为 512 字节

3、List类型
list 是一个链表结构，主要功能是 push、 pop、获取一个范围的所有值等等， 操作中 key 理
解为链表的名字。
Redis 的 list 类型其实就是一个每个子元素都是 string 类型的双向链表。链表的最大长度是(2
的 32 次方)。我们可以通过 push,pop 操作从链表的头部或者尾部添加删除元素。这使得 list
既可以用作栈，也可以用作队列。
有意思的是 list 的 pop 操作还有阻塞版本的，当我们[lr]pop 一个 list 对象时，如果 list 是空，
或者不存在，会立即返回 nil。但是阻塞版本的 b[lr]pop 可以则可以阻塞，当然可以加超时时
间，超时后也会返回 nil。为什么要阻塞版本的 pop 呢，主要是为了避免轮询。举个简单的
例子如果我们用 list 来实现一个工作队列。执行任务的 thread 可以调用阻塞版本的 pop 去获
取任务这样就可以避免轮询去检查是否有任务存在。当任务来时候工作线程可以立即返回，
也可以避免轮询带来的延迟。

4、Set类型
set 是集合，和我们数学中的集合概念相似，对集合的操作有添加删除元素，有对多个集合
求交并差等操作， 操作中 key 理解为集合的名字。
Redis 的 set 是 string 类型的无序集合。 set 元素最大可以包含(2 的 32 次方)个元素。
set 的是通过 hash table 实现的，所以添加、删除和查找的复杂度都是 O(1)。 hash table 会随
着添加或者删除自动的调整大小。需要注意的是调整 hash table 大小时候需要同步（获取写
锁）会阻塞其他读写操作，可能不久后就会改用跳表（ skip list）来实现，跳表已经在 sorted
set 中使用了。关于 set 集合类型除了基本的添加删除操作，其他有用的操作还包含集合的
取并集(union)，交集(intersection)，差集(difference)。通过这些操作可以很容易的实现 sns
中的好友推荐和 blog 的 tag 功能。

5、Sorted set类型
sorted set 是 set 的一个升级版本， 它在 set 的基础上增加了一个顺序属性，这一属性在添加
修改元素的时候可以指定，每次指定后， zset 会自动重新按新的值调整顺序。可以理解为有
两列的 mysql 表，一列存 value，一列存顺序。操作中 key 理解为 zset 的名字。
和 set 一样 sorted set 也是 string 类型元素的集合，不同的是每个元素都会关联一个 double
类型的 score。 sorted set 的实现是 skip list 和 hash table 的混合体。
当元素被添加到集合中时，一个元素到 score 的映射被添加到 hash table 中，所以给定一个
元素获取 score 的开销是 O(1),另一个 score 到元素的映射被添加到 skip list，并按照 score 排
序，所以就可以有序的获取集合中的元素。添加，删除操作开销都是 O(log(N))和 skip list 的
开销一致,redis 的 skip list 实现用的是双向链表,这样就可以逆序从尾部取元素。 sorted set 最
经常的使用方式应该是作为索引来使用.我们可以把要排序的字段作为 score 存储，对象的 id
当元素存储。