Redis深入之数据结构

Redis主要数据结构

链表

Redis使用的C语言并没有内置这种数据结构，所以Redis构建了自己的链表实现。列表键的底层实现之一就是链表，一个列表键包含了数量比较多的元素，列表中包含的元素都是比较长的字符串，Redis就会使用链表作为列表键的底层实现。除了链表键之外，Redis服务器本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息，使用链表来构建客户端输出缓冲区。

eg: redis> LLEN integers

(integer)1024

integers列表键包含了从1到1024共1024个整数，integers列表键的底层实现就是一个链表，链表中的每个节点都保存了一个整数值。

每个链表节点由一个listNode结构来表示，每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针，Redis的链表实现是双端链表。

每个链表使用一个list结构来表示，这个结构带有表头节点指针、表尾节点指针，以及链表长度等。

因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向NULL，所以Redis的链表实现是无环链表。

字典

字典，符号表或映射，保存键值对的抽象数据结构

Redis构建了自己的字典。字典使用哈希表作为底层实现，每个字典带有两个哈希表，一个平时使用，另一个仅在进行rehash时使用。一个哈希表里面可以有多个哈希表节点，而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对。Redis使用MurmurHash2算法来计算键的哈希值。

两个或以上数量的键被分配到了哈希表数组的同一个索引上面，这些键发生了冲突。Redis的哈希表使用链地址法来解决键冲突。

随着操作的不断执行，哈希表保存的键值对会逐渐地增多或者减少，为了让哈希表的负载因子维持在一个合理的范围之内，扩展和收缩哈希表的工作可以通过执行rehash(重新散列)操作来完成，需要将现有哈希表包含的所有键值对rehash到新哈希表里面，并且rehash过程并不是一次性完成的，而是渐进式地完成的。

跳跃表

跳跃表是一种有序数据结构，它通过在每个节点中维持多个指向其它节点的指针，从而达到快速访问节点的目的。

redis>ZRANGE fruit-price 0 2 WITHSCORES

fruit-price有序集合的所有数据都保存在一个跳跃表里面，每个跳跃表节点都保存了一款水果的价钱信息，所有水果按价钱的高低从低到高在跳跃表里面排序。

Redis使用跳跃表作为有序集合键的底层实现之一，如果一个有序集合包含的元素数量比较多，又或者有序集合中元素成员是比较长的字符串时，Redis就会使用跳跃表来作为有序集合键的底层实现。Redis只在两个地方用到了跳跃表，一个是实现有序集合键，另一个是在集群节点中用作内部数据结构。

Redis的跳跃表实现由zskiplist和zskiplistNode两个结构组成，其中zskiplist用于保存跳跃表信息(比如表头节点、表尾节点、长度)，而zskiplistNode则用于表示跳跃表节点。

整数集合

整数集合是集合键的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

redis > SADD numbers 1 3 5 7 9

压缩列表是一种为节约内存而开发的顺序型数据结构。

redis>RPUSH 1st 1 3 5 10086 "hello" "world"

压缩列表由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数据结构。

压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一

压缩列表可以包含多个节点，每个节点可以保存一个字节数组或者整数值。

添加新节点到压缩列表，或者从压缩列表中删除节点，可能会引发连锁更新操作，但这种操作出现的几率并不高。