redis底层数据结构如何实现的-猿码集

Redis是一种高性能的内存数据结构存储系统，以其简单且灵活的数据结构而被广泛应用。要理解Redis是如何实现其底层数据结构的，我们需要深入探索Redis所使用的数据结构以及其在内存中的表现。

Redis支持的数据结构

Redis支持丰富的数据结构，包括字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）和有序集合（Sorted Set）。这些数据结构各自有独特的实现方式，保证了高效的存取和操作。

在Redis中，字符串是最基本的数据类型。它可以存储二进制数据，也可以是简单的文本信息。其底层实现方式是使用动态字符串结构，主要通过SDS（Simple Dynamic Strings）实现。

typedef struct SDS {
    long len;      // 字符串当前长度
    long alloc;    // 分配的内存大小
    unsigned char flags;  // 标记位
    char buf[];    // 字符串内容
} SDS;

SDS的优点是避免了C字符串的许多缺陷，使用内存重用和长度记录可以提升性能。

哈希是一种键值对集合，适用于存储对象。当哈希表的元素数量较少时，Redis使用ziplist，节省内存。随着元素数量的增加，会转换为更高效的哈希表实现，基于哈希表采用链地址法处理冲突。

typedef struct dictEntry {
    void *key;
    void *val;
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

哈希表的设计保证了查找、插入和删除操作的时间复杂度为O(1)。

列表是一种简单的双向链表，支持快速的插入和删除操作。当列表长度较小（小于或等于32个元素）时，Redis使用一个压缩链表（quicklist）。当列表较宽大时，Redis使用双向链表。

typedef struct quicklistNode {
    struct quicklistNode *prev;
    struct quicklistNode *next;
    // 其余部分
} quicklistNode;

通过这两种实现，Redis能够灵活处理不同大小的列表，保持高性能。

集合是一种无序的唯一数据类型，底层实现采用了哈希表或是整数集合（intset）。有序集合则在集合基础上增加了一个分数（score）来排序元素，底层使用跳表（Skip List）来维护元素的顺序。

当集合中的所有元素都是整数时，Redis使用整数集合来节省内存。这种实现可以动态地调整存储类型

typedef struct intset {
    uint32_t encoding;  // 编码类型
    uint32_t length;    // 集合元素数量
    int64_t contents[]; // 元素内容
} intset;

集合的查找、插入和删除操作都是O(1)复杂度，而有序集合的操作由于跳表的使用，使得大多数操作也能达到O(log N)的复杂度。

Redis通过灵活的数据结构和内存管理策略，为高效的存储和访问提供了有力支持。无论是简单的字符串、复杂的哈希，还是灵活的列表和有序集合，Redis的每种数据结构都有其特定的实现方式，旨在优化性能与资源使用。了解这些底层实现，有助于开发者更高效地使用Redis，提升应用的性能。