Redis 是一个开源的高性能键值存储系统，支持多种数据结构。它不仅能快速存储和检索数据，还能保证数据的持久性。Redis 的五种主要数据类型分别是字符串、哈希、列表、集合和有序集合。本文将深入探讨这些数据类型的底层数据结构。
字符串（String）
字符串是 Redis 中最基本的数据类型。它是二进制安全的，最大可以存储 512MB 的数据。字符串的底层实现可以是整数编码或字符数组。
底层数据结构
在 Redis 中，字符串的底层数据结构有两种：简单动态字符串（SDS）和整数编码。当字符串的值小于一定的长度（如 39 字节），Redis 会使用整数编码作为优化。在这种情况下，简单动态字符串可以存储更长的文本，而整数编码则优化了内存使用。
哈希（Hash）
哈希是一种用于存储多个字段及其值的集合，特别适合存储对象。Redis 对哈希的支持可以让你轻松地将一个对象的各个属性存储在一起。
底层数据结构
哈希的底层实现采用了字典和压缩列表两种数据结构。如果哈希键的字段数目较少（通常小于 512），Redis 会使用压缩列表（ziplist），以减少内存消耗；反之，使用字典（hash table）以优化性能。
列表（List）
列表是一个简单的链表数据结构，支持在两端进行插入和删除操作。它可以用来实现队列或栈的功能。
底层数据结构
Redis 列表的底层实现同样依据元素数量的不同而有所不同。对于较少的元素，Redis 使用压缩列表；而当元素超过一定数量时，会转为双向链表（linked list），以提高操作的效率。
集合（Set）
集合是一种无序的字符串集合，支持快速的成员查询。它的特性使得集合在处理不重复的元素时非常方便。
底层数据结构
Redis 集合的底层实现包括整数集合（intset）和字典。对于元素的个数较少（通常小于 512）且都是整数的集合，Redis 会采用整数集合，提升内存使用效率；而当集合达到一定大小后，则会转为字典（hash table），以支持更加高效的查找性能。
有序集合（Sorted Set）
有序集合与集合类似，但每个元素都有一个分数（score）用于排序。它支持快速的范围查询以及按分数或按成员查询等操作。
底层数据结构
有序集合的底层实现分为两部分：一种是跳表（skip list），另一种是字典（hash table）。跳表使得有序集合的范围查询和排序操作非常高效；而字典则用于存储元素的分数，以实现快速的查找和更新操作。
总结
Redis 不同的数据类型在底层实现上采用了多种数据结构，这些结构各有其优缺点，适用于不同场景。字符串、列表、集合、哈希和有序集合的设计使得 Redis 成为一个灵活且高效的数据存储解决方案。理解这些底层数据结构的实现可以帮助开发者优化数据存储和查询性能，为应用选择最优的 Redis 数据类型。