為力爭此係列文章都可以保證一定的乾貨率，所以有別於其他介紹redis的文章，本文將捨棄那些通篇累牘的redis指令，需要時可自行去redis中文網進行查閱。

redis主要支援字串(String)、雜湊(Map)、列表(list)、集合(sets) 和有序集合(sorted sets)五種資料型別，而redis的五種資料型別是對外的，實際內部各種型別還有兩種以上自己的編碼實現，根據不同的場景使用不同的編碼。

可通過下面指令檢視key的型別

type  key ;

此時返回的型別列舉見下表：

其中，每種物件型別又有各自的編碼實現，如下圖：

可通過下面指令檢視key的字元編碼
object  encoding  key ;

此時返回的編碼列舉見下表：

redis首先內部構造了一個名為redisObject的結構體，可用於表示所有型別的物件。結構體中和儲存資料相關的有3個屬性，分別為type(用於儲存物件的型別)，encoding(用於儲存物件的編碼)和*ptr(用於指向底層實現資料結構的指標)。具體細化到各種型別的不同實現，下面逐一進行說明。

字串型

內部編碼有如下3種：
int：8個位元組的長整型
embstr：小於等於39個位元組的字串
raw：大於39個位元組的字串

其中，embstr和raw都是基於redis的內部抽象型別simple dynamic string (SDS)實現的。SDS封裝了int len(字串長度)，int free(buf陣列中未使用位元組的數量)和char buf[](字串組)。SDS

主要解決了C字元陣列最後一位必須是'/0'的問題，redis是通過len來判斷字串長度，所以SDS中可以放空字元。另外，SDS在記憶體分配方面也做了足夠的優化，當對SDS修改後，SDS的長度(len)小於1MB，則分配和len屬性一樣大的未使用空間；如果大於等於1MB，則分配1MB的未使用空間。當刪除部分字元時，刪掉的字元空間不會釋放，而會繼續作為未使用空間。

當對int編碼的字串追加文字字串後，物件會自動轉換為raw編碼；另外由於embstr編碼不支援對內容進行修改，所以對embstr編碼物件執行任何修改命令後，物件都會轉換為raw編碼。

字串型別的應用場景：
1.儲存使用者資訊json；
2.計數；
3.共享session；
4.限速(比如傳送簡訊五分鐘限制)；

字串get和set時間複雜度為O(1)。

getrange、mget和mset時間複雜度為O(n)，n為返回字串個數。

雜湊型

內部編碼2種：
ziplist(壓縮列表)：當雜湊型別元素小於hash-max-ziplist-entries(預設512個，配置在.conf檔案中，下同)時、同時所有值都小於hash-max-ziplist-value(預設64位元組)時，redis使用ziplist作為內部實現。優點節省記憶體。
hashtable(雜湊表)：當雜湊型別不能滿足ziplist時，redis使用hashtable作為內部實現。

ziplist是redis內部實現的一個抽象模型，其結構如下：

其中，zlbytes用於記錄壓縮列表佔用的記憶體位元組數；zltail用於記錄壓縮列表表尾節點距離起始地址有多少位元組；zllen用於記錄壓縮列表包含的節點數量；entry為壓縮列表各個節點；zlend為圖書值0xFF標記壓縮列表的末端。

entry的結構如下：

其中，previous_entry_length用於記錄前一個節點的長度；encoding用於記錄節點的content儲存資料的型別和長度；content用於儲存節點的值。

當雜湊型物件使用ziplist編碼時，其entry依次儲存元素的key和value。

hashtable抽象模型的結構如下：

字典dict結構中，type是一個紙箱dictType結構的指標，每個dictType結構儲存了一簇用於操作特定型別鍵值對的函式；privdata儲存了需要傳給那些型別特定函式的可選引數；ht包含2個dictht的陣列，一般使用ht[0]，ht[1]位rehash時使用；trehashidx記錄rehash進度，沒有進行時為-1。

雜湊表dictht結構中，table指標是指向一個dictEntry陣列，其中每個dictEntry儲存一個鍵值對；size儲存了雜湊表的大小；used記錄了雜湊表目前已有節點的數量；sizemask總是等於size-1，用於決定鍵應該被路由到table陣列哪個索引上。

雜湊表節點dictEntry結構中，key儲存了鍵值對中的鍵；v儲存了鍵值對中的值，可以是一個指標、uint64_t整數或int64_t整數；next用於連線另一個雜湊表節點的指標，hash衝突時使用。

雜湊型別的應用場景：
儲存使用者資訊，按field-value形式儲存，只用一個鍵儲存。

雜湊型別hget和hset時間複雜度為O(1)，hmget、hmset、hkeys和hvals時間複雜度為O(n)。


列表型

儲存多個有序字串，可以進行兩邊的插入(push)和彈出(pop)。

內部編碼2種：
ziplist，當列表型別元素小於list-max-ziplist-entries(預設512個)時、同時所有值都小於list-max-ziplist-value(預設64位元組)時，redis使用ziplist作為內部實現。優點節省記憶體。

linkedlist，當列表型別無法滿足ziplist時，使用linkedlist。

ziplist的redis實現如上，不再贅述。

linkedlist也是redis自己實現的抽象模型，結構如下：

其中，head是表頭指標；tail是表尾指標；len是連結串列長度計數器；dup函式用於複製連結串列節點鎖儲存的值；free函式用於釋放連結串列節點鎖儲存的值；match函式則用於對比連結串列節點鎖儲存的值和另一個輸入值是否相等。

各ListNode節點之間通過prev和next指標組成雙端連結串列。表頭節點的prev指標和表尾節點的next指標都指向null,對連結串列的訪問以null為終點。

列表型別的應用場景：
1.訊息佇列，lpush和brpop即可實現阻塞佇列。生產者客戶端使用lpush在列表左側插入元素，多個消費者使用brpop命令阻塞式搶列表尾部的元素，保證了消費的負載均衡和高可用；
2.文章列表，文章使用雜湊，再放入list中。

列表命令組合使用的口訣：
lpush+lpop=stack（棧）
lpush+rpop=Queue（佇列）
lpush+ltrim=Capped Collection（有限集合）
lpush+brpop=Message Queue（訊息佇列）

列表lpush和rpush時間複雜度為O(1)。

linsert和lset時間複雜度為O(n)。對lset來說，n是列表長度，但是如果是列表第一個或最後一個元素，n則為1；對linsert來說，n是列表元素的位置，最壞情況是插在末尾。

lrange時間複雜度為O(s+n)，s為從列表的表頭或者表尾到偏移量位置的元素個數，n代表返回的元素總數。

集合型

不允許有重複元素，不能通過索引下標獲取元素。一個集合最多可儲存2^32-1個元素。

內部編碼有2種：
intset(整數集合)，當列表型別元素小於set-max-ziplist-entries(預設512個)時，redis使用intset 作為內部實現。優點節省記憶體。

hashtable(雜湊表)，當集合型別無法滿足intset時。

intset為redis內部的抽象模型，結構如下：

其中，encoding為contents陣列的屬性，有int16_t、int32_t和int64_4三種；length是整數集合的元素數量；contents為整數集合的底層實現，每個元素都是contents陣列的一個數組項。當陣列中新儲存的數字超過原來的屬性長度時，redis會自動升級陣列屬性；但是一旦升級後就不會降級。

hashtable的redis實現如上，不再贅述。當集合使用hashtable作為底層實現時，value放的是null。

集合型別的應用場景：
使用者標籤。

集合命令組合使用的口訣：
sadd = 標籤
spop/srandmember = 抽籤
sadd + sinter = 社交需求

集合sadd時間複雜度為O(n)，n是需要新增到集合的元素總數。
sismember時間複雜度為O(1)。
smembers時間複雜度為O(n)。
sunion和sunionstore(取並集)時間複雜度為O(n)，n是集合的元素總數。
sinter和sinterstore(取交集)時間複雜度為O(n*m)，n是最小集合的元素總數，m是集合個數。
sdiff和sdiffstore(取差集)時間複雜度為O(n)，n是所有集合的元素總數。
有序集合型

不允許有重複元素，不能通過索引下標獲取元素。有序，以每個元素的score作為排序依據。

內部編碼有2種：
ziplist，當列表型別元素小於zset-max-ziplist-entries(預設128個)時、同時所有值都小於zset-max-ziplist-value(預設64位元組)時，redis使用ziplist作為內部實現。優點節省記憶體。

skiplist(跳躍表)，當ziplist不滿足時。

ziplist的redis實現如上，不再贅述。當有序集合使用ziplist作為底層實現時，ziplist依次儲存元素的成員(member)和分數(score)。元素按分值從小到大進行排序，分值小的靠近表頭。

當有序集合採用skiplist編碼實現時，其實是同時使用了skiplist和hashtable(字典)來實現。排序的時候讀取skiplist，而查詢成員時讀取hashtable。具體實現時底層資料是同一套，只不過被skiplist和hashtable分別引用而已。

有序集合型別的使用場景：
排行榜，可以多維度。

有序集合zadd時間複雜度為O(log(n))，n是集合的元素總數。
zinterstore時間複雜度為O(n*k)+O(mlog(m))，n是最小有序集合的元素總數，k是這些求交集的有序集合總數，m是最後返回的有序集合計算結果中元素個數。
zunionstore時間複雜度為O(n)+O(M long(M))，n是所有有序集合大小總數，m是最終有序集合的元素總數。

另外雖然redis官方沒有強制，但是我們一般在開發工作中約定俗成地使用冒號：作為key中各元素的分隔符。以圖書業務場景為例：雜湊型別用book:{id}；集合型別用books:{type_id}；有序集合用books:{ranking_list_type}；整數型別用book:{id}:{property}。

下一篇文章計劃說一下redis的持久化。