专业术语

sds：simple dynamic string 简单动态字符串，redis自己开发的一个字符串的抽象类型

embstr：embedded sds string embstr编码的SDS，与SDS区别在于内存仅需要申请一次，而SDS需要申请两次。适用于短字符串，优点是效率高

Redis 对象结构

Redis 五种对象类型

redis对象数据结构如图所示：

每一个redis对象都用一个key进行存储，在redis对象中有对象类型和编码，对象类型和编码的对应关系如下：

string 字符串类型

应用场景：
5中类型中最简单、常用用的类型，扩展性是非常高得

1. key是string，value可以是json，常规key-value缓存
2. 可以用于一些计数器，比如文章点赞数

编码选择：
REDIS_ENCODING_INT：如果value是long类型的整数，则使用此编码
REDIS_ENCODING_RAW：专门保存长字符串的编码，如果value长度>=40（redis-3.3），则使用的是raw编码进行存储。

• 不足：raw需要调用两次的内存分配函数来分别创建redisObject和sdshdr

REDIS_ENCODING_EMBSTR：专门保存短字符串的编码，如果value长度<40，则使用embstr编码，属于紧凑型的数据结构

• 优点：只需要一次内存分配，数据比较小的时候使用的是这种编码，数据更紧凑，效率更高
• 缺点：没有提供修改的函数，所以是只读的，如果要对此编码数据进行修改，会变成raw再执行修改，然后结束

底层数据结构：

string的int编码：

在ptr指针中直接指向long类型整数

string的raw编码

ptr指向一个redis自定义的string类型->sdshdr，然后在buf缓冲中指向一个字符数组

string的embstr编码

于raw类似，只不过在所有属性都和RedisObject在一块连续的内存空间上，所以它只需要进行一次的内存申请，也代表着它很快！

string 相关命令

list 列表类型

应用场景：

1. 各种列表， twitter的关注列表、粉丝列表等，最新消息排行
2. 消息队列，可以利用Lists的PUSH操作，将任务存在Lists中，然后工作线程再用POP操作将任务取出执行。

编码选择：
当列表对象同时满足以下两个条件时，列表对象使用ziplist进行存储，否则使用linkedlist存储

1. 列表对象保存的所有字符串元素的长度小于64字节
2. 列表对象保存的元素数量小于512个

list的zpilist编码

ptr指向一个压缩列表，所有的压缩列表都类似数据结构

list的linkedlist编码

双向无循环的链表，无循环代表头和尾都指向NULL，不会形成一个循环，优点和java的链表一样，插入快但索引慢

list 相关命令

set 集合类型

应用场景：

1. 增加的时候可以保证去重，比如文章中用户每次点赞的时候不允许重复

编码选择：
同时符合以下两种情况时，使用的是intset编码，否则采用hashtable编码

1. 集合对象保存的所有元素都是整数值
2. 集合对象保存的所有元素<=512个

set的intset编码（intset底层为整形集合实现）

intset编码与raw类似，只不过将字符数组换成了整形数组

set的hashtable编码（底层是字典，每个键都是字符串对象。字典对应的值为NULL）

set集合类型下使用了hashtable，那么它指向的value保存什么呢？
看图中可以看出，所有的数据都指向了NULL

set 相关命令

zset 有序集合类型

应用场景：
一些需要对存放的数据进行排序，比如正序、倒序；不允许重复的成员，后面的数据会覆盖前面的数据

1. 根据时间排序的新闻列表
2. csdn的访问量排行榜

编码选择：
当zset满足以下两个条件的时候，使用ziplist，否则使用skiplist

1. 保存的元素个数小于128个
2. 保存的所有元素大小都小于64字节

zset的ziplist编码

一样使用ziplist压缩列表，在中间数据的部分保存的时key-value，连续存储的结构

zset的skiplist编码

typedef struct zset{ 
     // 跳表
     zskiplist *zsl;
     // 字典
     dict *dice;
} zset;

使用字典+跳表的方式，将字典和跳表两种数据结构组合
其中跳表通过在每个节点中(基于层和跨度等)维持多个指向其它节点的指针来实现快速访问
更多参考：Redis 源码分析(七) ：skiplist

zset有序集合单独使用字典或跳表中的一种数据结构就可以实现，那么为什么要使用两者的组合呢？

• 字典的优势在于如果要查找成员的分值，时间复杂度是O(1)，但是字典是以无序的方式保存集合元素，所以每次范围操作的时候需要进行排序
• 跳表的优势在于如果要执行范围操作，不需要进行排序，可以直接获取，但是跳表如果是进行查找操作，则时间复杂度为O(logN)
• 因此Redis使用两种数据结构的组合，扬长避短的方式来共同实现有序集合

zset有序集合使用两种数据结构会不会造成数据冗余？

不会，两种数据结构会通过指针来共享相同数据元素的成员和分值，所以不会产生重复的成员和分值而造成内存的浪费。

zset 相关命令

hash 字典类型

应用场景：

1. 存放结构化数据，比如user对象，修改时不需要反序列化可以直接修改

编码选择：
同时满足以下两种情况，则是zpilist，否则就是hashtable
3. hash里面的键值对中，key和value的长度全都小于46个字节
4. hash里面的键值对中，个数小于512个

hash的ziplist编码

zpilist压缩链表，数据部分存储的是一个对象的多个属性名和属性值，修改就是直接对所在数据位置修改，而不需要进行反序列化，因为它们是结构化存储，而不是像json一样当作一个string来存储

hash的hashtable编码

使用字典的方式存储属性名和属性值，修改也是直接对数据进行修改，不需要反序列化操作

hash 相关命令

思考

为什么redis要自己开发一个字符串类型？

主要有如下几种原因：

1. C中字符串中没有长度数据，每次都需要进行计算，使用一个元素去遍历，直到\0结束符号，复杂度为O(n)
   而在SDS中的复杂度是O(1)，更快
2. 缓冲区溢出：C字符串是存在缓存冲溢出的情况，前提是在增加元素之前没有进行足够的内存分配
   而SDS动态的执行空间的扩展，API会自动的进行空间的扩展，
3. 在C字符串中，内存的重新分配是很耗费性能的
   • 空间预分配：
     • 如果对SDS进行修改后，SDS的长度<1M，那么这个时候，预分配的len=free
     • 如果对SDS进行修改后，SDS的长度>=1M，只会按照1M去预分配
   • 惰性释放：
     • 在删除字符串的时候，不及时释放，还继续保留空间，下次使用的时候就不需要再进行申请了
4. C字符串中字符串是以\0结尾的，并且字符串不能包含空字符串，因此C字符串使用范围较小
   而在SDS中，使用len来判断数据长度，可以保存任意的数据。

总结

文章以图解的方式介绍了Redis中的五种数据类型和8中数据编码，并对其应用场景进行分析举例，相信大家看完对Redis的底层有了一定的了解

8种编码encoding对比总结：