Redis的五种数据结构和底层实现

一、什么是Redis?

redis是一个开源，高级的键值存储和一个使用的

Redis的优点：

异常快：Redis是一个缓存数据库，数据存放在缓存中。

支持丰富的数据类型：支持开发人员常用的大多数数据类型，这使得Redis很容易被用来解决问题，因为我们知道哪些问题可以用哪些数据类型来很好的解决。

操作具有原子性：所有Redis操作都是一个原子操作，这确保如果两个客户端并发访问，Redis服务器能接收到更新的值

多实用工具：可以用于多种实例。

二、Redis和其他数据库的区别

1、Redis和MySQL的区别：

MySQL：关系型数据库，主要用于存放持久化数据，数据存放于磁盘中，读取速度较慢。

Redis：非关系型数据库，也是缓存数据库，也就是将数据存放于缓存中，缓存的读取速度快，能够大大的提高运行速率，但是保存时间是有限的。

2、Redis和Memchache的区别：

前者出现的较晚，弥补了后者很多的不足，但是两者目前都有自己的优势：

	Redis	Memchache
数据存储介质	数据存放在内存和磁盘中，能够达到持久化存储（RDB和AOF）	都存放在内存中，一旦失效数据就丢失，无法恢复
数据存储方式	键值对，但支持set,hash,list,zet等数据结构的存储	键值对，只支持字符
架构层次	Master-Slave（主从）模式	分布式
存储数据大小	单个Value存储的数据最大为1G	存储的最大为1MB
支持	只支持单核	支持多核

三、Redis的5种数据结构和底层实现

string(字符串)、list(列表)、hash(字典)、set(集合) 和 zset(有序集合)

1、string 字符串

是一种动态字符串，使用者可以修改。Redis为了对内存做到极致的优化，不同长度的字符串使用不同的结构体来表示。

为什么不采用C语言的字符串呢？获取字符串长度为O(N)级别的操作；不能很好的杜绝缓冲区溢出/内容泄露；只能保存文本数据（ASCII）。

2、List 列表

插入和删除速度快，时间复杂度为O(1)，但是索引定位很慢，时间复杂度为O(n)。

本图和部分内容来源：Redis——5种数据结构底层实现原理_Slayer_Zhao的博客-优快云博客_redis数据底层结构

3.hash 字典 

“数组+链表”的连地址法来解决部分哈希冲突。hashmap

4.Set 集合

键值对是无序的，唯一的。它的内部实现相当于一个特殊的字典，字典中所有的value都是一个值NULL。hashset

5、Zset 有序列表

一方面它是一个 set，保证了内部 value 的唯一性，另一方面它可以为每个 value 赋予一个 score 值，用来代表排序的权重。

ziplist(当数据数量小于128，每个数据的大小都小于64字节)，skiplist

图片来源：redis zset底层实现原理 - YF-海纳百川 - 博客园 

skiplist: 跳跃表(skipList)是一种随机化的数据结构，基于并联的链表，实现简单，插入、删除、查找的复杂度均为O(logN)。

• 每个节点上都保存了一个用于指向其后节点的指针数组（即前文所述）；
• 设置一个指向前一个节点的指针（方便逆向获取数据，如zrevrank、zrevrange）；
• 创建了一个length和一个level属性用于快速查询跳表的节点数目和指针数组的最大长度；
• 节点中还会保存前向指针跳过的节点数span，可以用于分页。
• 最大32层指针，是因为生成指针的期望是1/4，所以2^32个节点中，才会有一个32层指针的节点，32层完全够用。

跳表内容来源：Redis-zskiplist(跳表)这种数据结构的思考 - 知乎