hash

hashtable底层结构

概述

• 可以理解成目录，要翻看内容可以直接通过目录找到页数，翻过去看
• hashtable 扮演者类似目录这样一个快速索引角色

结构

代码定义

结构图

• 最外层是一个 dictht，字段如下
• *table：指向实际 hash 存储。存储看成一个数组
• size：哈希大小。实际就是 dictEntry 有多少元素空间
• sizemask：哈希表大小的掩码表示，总是等于 size-1.这个属性和哈希值一起决定一个键一个被放在 table 数组的哪个索引上面，规则是：Index = hash&sizemask
• used：表示已经使用的节点数量

list

是什么

redis list 是一组连接起来的字符串集合

list 最大元素个数是 2^32-1，新版是 2^64-1

适合场景

作为一个列表存储，属于比较底层的数据结构，可以使用的场景非常多。

存储一批任务数据，一批消息等

常用操作

写

set

是什么

是一个不重复、无序的字符串集合

如果是 intset 编码时，其实是有序的，整体看成无序的就行

适合场景

适合无序集合场景，如某个用户关注了哪些公众号

set 还提供了查交集，并集的功能

常用操作

写

string

string

string 是最基本的 k-v 结构，key 是唯一表示，value 是具体的值。

• value 可以是字符串或数字（整数、浮点数）
• value 最多可以容纳的数据长度是 512M
• 可以通过配置项修改proto-max-bulk-len

常用操作

常用操作聚集在 创建、查询、更新、删除

zset

是什么

• zset 就是有序集合，可以叫 sorted set。
• 是一组按关联积分有序的字符串集合，这个分数是给抽象概念，任何指标都可以抽象成分数
• 积分相同的情况下，按字典序排序

使用场景

游戏排行榜。

常用操作

写

压缩列表

压缩列表是什么

• 压缩列表：排列紧凑的列表
• 压缩列表在 redis 中有两种编码形式
• ziplist
• listpack：5.0 引入，直到 7.0 完全取代 ziplist，成为 ziplist 的进阶版本

解决什么问题

压缩列表是 list 的底层数据结构，压缩列表作为底层数据结构能提供紧凑型的数据存储方式，能节约内存（节省链表指针的开销），小数据量时遍历访问性能好（连续+缓存命中率高）

对象过期时间

是什么

redis 的过期时间是给一个 key 指定一个时间点，等达到这个时间，数据就被认为是过期数据，由 redis 进行回收

为什么要过期

• 如果不是需要常驻的数据，设置过去时间可以有效节约内存。
• 有些场景也是需要过期时间支持：缓存
• 如果存在时间过久，可能导致和数据源差距过大，而设置过期时间，可以很方便清除缓存以便后续再次加载进去
• 比如分布式锁：需要一定时间后，数据自动消失，以实现最大占据时间的特性

跳表

是什么

• 跳表是有序集合 zset 底层数据结构，也是 zset 的灵魂所在。
• 跳表本质还是链表

• 虽然链表结构简单清晰，但是查询某个节点的效率比较低，为了调高查找性能，引入了跳表。
• 跳表在链表基础上，给链表增加了多级索引，通过索引可以一次实现多个节点的跳跃，调高性能

跳表的结构

redis 单线程为什么这么快

快的 4 点原因

1. 基于内存设计，内存的读写速度对比磁盘和固态都快，有更高的吞吐量和低延迟。
2. 单线程，因为执行本身不是瓶颈。对比多线程，从投入产生来看，引入多线程要付出更大的时间复杂度：上下文切换，同步机制的开销等等成本很高。事实也证明单纯性的 redis 已经很高效。瓶颈通常在网络 IO。
3. IO 多路复用
4. 高效的底层数据结构

redis 单线程

redis 使用单线程，能达到每秒数万级别的处理能力