Redis 数据结构及特点

Redis 是一个基于内存的高性能键值存储系统，支持多种数据结构，每种数据结构在底层实现、性能特点、使用场景上都有差异。本文将详细介绍 Redis 支持的数据结构 及其 特点。

1. String（字符串）

简介

• 最基本的数据类型，二进制安全。
• 既可以是字符串，也可以是数字（整型/浮点型）。
• 最大长度：512 MB。

常用命令

底层实现

• SDS（Simple Dynamic String）：可动态扩容，避免缓冲区溢出。
• 支持整数值直接存储为 int 类型（节省空间）。

特点

• 操作简单，性能高（O(1)）。
• 适合存储：缓存对象、计数器、分布式锁、短字符串。

2. List（列表）

简介

• 有序、可重复的字符串序列。
• 双端操作（从左、右两端 push/pop）。
• 最大元素数：2^32 - 1。

常用命令

底层实现

• 早期：ziplist（压缩列表）或 linkedlist（双向链表）。
• Redis 3.2+：统一用 quicklist（压缩列表 + 链表结合）。

特点

• 按插入顺序排序，适合消息队列、任务队列。
• 插入和弹出为 O(1)，随机访问为 O(n)。

3. Hash（哈希表）

简介

• 键值对集合，适合存储对象（类似 Map）。
• 最大 field 数量：2^32 - 1。

常用命令

底层实现

• ziplist（压缩列表）：当 field 数少且 value 短。
• hashtable（哈希表）：元素较多时。

特点

• 适合存储结构化数据（如用户信息）。
• 内存利用率高，操作复杂度 O(1)。

4. Set（集合）

简介

• 无序、不重复的字符串集合。
• 最大元素数：2^32 - 1。

常用命令

底层实现

• intset（整数集合）：全是整数且数量少。
• hashtable（哈希表）：存储大量字符串成员。

特点

• 自动去重，适合标签、好友关系。
• 集合运算（交、并、差）性能高。

5. Sorted Set（有序集合，ZSet）

简介

• 集合 + 分数（score），按分数排序。
• 成员唯一，score 可重复。
• 最大元素数：2^32 - 1。

常用命令

底层实现

• ziplist：元素少且数据短。
• skiplist（跳表）+ hashtable：支持高效排序和查找。

特点

• 适合排行榜、延时队列。
• 按分数范围查找 O(log n)。

6. Bitmap（位图）

简介

• 基于字符串的二进制位操作。
• 最大长度：512MB（约 2^32 位）。

常用命令

特点

• 内存占用极小，适合布尔统计（签到、活跃用户）。
• 位操作 O(1)。

7. HyperLogLog

简介

• 基于概率的数据结构，用于基数统计（去重计数）。
• 占用固定内存：12KB。
• 误差：约 0.81%。

常用命令

特点

• 适合统计 UV（独立访问用户）。
• 不能获取具体元素，只能估算数量。

8. Geospatial（地理位置）

简介

• 基于 ZSet 实现的地理位置信息存储。
• 支持位置添加、范围查询、距离计算。

常用命令

特点

• 底层用 GeoHash 编码 + ZSet 存储。
• 适合附近的人/店铺功能。

9. Stream（流）

简介

• 类似消息队列，按时间顺序存储消息。
• 支持消费组，持久化。

常用命令

特点

• 适合日志流、事件流、实时数据处理。
• 消息持久化存储，支持多消费者。

10. 数据结构对比表