Redis基礎資料類型

redis有5中基礎資料類型結構，分别為 string(字元串)、list(清單)、hash(字典)、set(集合)、zset(有序集合).

redis所有的資料結構都用一個唯一的key字元串作為名稱，然後通過這唯一的key擷取相應的value資料，不同類型的資料結構在于value的結構不同，也就是說不管是什麼資料類型，他們的key都是字元串，代表能找到相應資料的辨別。

string(字元串)

字元串結構用于存儲一些固定的資訊，例如使用者資訊，在系統中将使用者資訊序列化成一個json字元串，随後根據用使用者id作為key，json串作為value存入redis，

後續的過程中，擷取使用者資訊時，就可以通過id來redis中擷取，避免頻繁通路資料庫。

内部實作

和java中的字元串不同，java中的字元串對象是不可變的，在redis中，字元串是可變的，内部結構的實作類似于Java中的ArrayList，采用預配置設定備援空間的方式減少記憶體的頻繁配置設定，

如下圖，内部為字元串配置設定的實際空間(capacity)一般要高于實際字元串長度(len)，當字元串長度小于1MB時，擴容是按照目前的空間翻倍，如果超過1MB，擴容每次最多隻多加1MB的空間。

打個假設， value 是 hello 時，那麼字元串的長度可能是10，前面五個存hello，後面5個用于應對後續的擴容。

PS：字元串的最大長度是512MB。

要點：Redis的字元串可擴容，大小不超過1MB時，翻倍拓容，超過則每次隻加1MB。

list(清單)

Redis的清單和Java中的LinkedList相似，是連結清單結構，

既然是連結清單，則意味着插入和删除的速度非常快，時間複雜度為O(1)，但是查找就很慢了，時間複雜度則是O(N)，

連結清單中的每個元素都有雙向指針，可以指向上一個元素和下一個元素，友善支援向前周遊和向後周遊，當清單彈出最後一個元素後(也就是連結清單中沒資料了)，該list将會被自動删除，list占用的記憶體被回收。

快速清單

Redis的底層不是一個簡單的LinkedList，而是一個quicklist(快速清單)結構，

當清單元素較少的情況下，會使用一塊連續的記憶體存儲，這個結構是ziplist，即壓縮清單，它将所有的元素緊湊的放在一起存儲，使用的是一塊連續的記憶體空間(數組)，當資料量比較多的時候才會改為quicklist。

因為普通的連結清單需要兩個指針，指針也是占用記憶體空間的，還會加重記憶體的碎片化，比如一個連結清單中存的是int類型資料，還需要額外為這個資料增加兩個額外的指針(prev和next)，

是以redis将連結清單和ziplist結合組成quicklist，既能滿足快速的插入删除性能，又不會出現太大的空間備援，在性能和空間之間做了平衡。

要點：Redis中的清單其實是一個連結清單和ziplist的組合(為了節省空間)，稱為quicklist，而非想象中的類似java的ArrayList，該結構的好處是新增删除比較快，查找較慢。

hash(字典)

Redis字典和java的HashMap類似，都是無序字典，内部存儲着鍵值對，同時雙方的資料結構都是 數組+連結清單 的二維結構，當數組位置發生碰撞時，就會将碰撞的元素使用數組位置下的連結清單進行串聯。

不同的是，Redis字典的值隻能是字元串，并且rehash的方式和java也不一樣，java的HashMap在rehash時，需要一次性全部完成，在資料量比較大的時候，性能較差，會比較慢，

redis為了追求高性能，保證rehash的時候不阻塞服務，采用了漸進式rehash政策。

漸進式 rehash

漸進式rehash會在rehash的同時，保留新舊兩個hash結構，查詢時會同時查詢兩個hash結構，

然後在後續的定時任務以及hash操作指令中，循環漸進的将舊hash的内容一點點遷移到新的hash結構中，

當遷移完成，新的hash将替代老的hash，老的hash在最後一個元素被移除後，将會被自動删除，記憶體被回收。

set(集合)

Redis中的集合相當于Java語言中的HashSet，鍵值對是無序，但唯一的，内部實作是一個字典，字典中所有的value都是一個null值，當集合中的最後一個元素被移除時，資料結構将被自動删除，記憶體則被回收。

zset(有序集合)

zset類似Java的SortedSet和HashMap的結合體，一方面是一個set可以保證唯一性，另一方面可以給set中的每個資料設定一個score，用于給資料進行排序，

zset的内部資料結構是一個叫做跳躍清單的樹結構，同set一樣，當集合中的最後一個元素被移除時，資料結構将被自動删除，記憶體則被回收。

跳躍清單

zset需要支援随機插入和删除，使用數組自然不合适，是以存儲需要使用連結清單資料結構，同時這個連結清單還需要使用score值進行排序，

有序意味着，當有新元素要插入時，要定位到特定位置的插入點，這樣才可以保證連結清單是有序的，通常定位插入點會用二分查找來做，但是隻有數組才支援二分查找，連結清單做不到，此時就需要跳躍清單幫忙做這件事，

舉個例子，如果在一個幾百号人的公司裡，老闆配置設定任務，在沒有組織架構的情況下，得單獨為每個人配置設定，這樣必然會很累，

但是公司可以選部門經理，再選小組組長，再到組員，這樣老闆每次下達任務隻需要找部門經理，部門經理再找組長，組長再找組員，這樣就會輕松很多，

跳躍清單就類似于上面的層級制，所有的元素都在最下層用連結清單串着，每隔幾個元素選出一個組長，組長之間再選部門經理，

之是以叫做跳躍清單，是因為一個元素可能會同時存在于不同的層次中，例如下圖中間的元素，可以同時存在于L0、1、2 三層中，

定位插入點時，先在頂層進行定位，然後下潛到下一層，直到下潛到最底層，将新元素插入進去，用這種方式可以達到類似二分查找的效果。