Redis五大数据结构

1、Redis介绍

Redis是REmote DIctionary Server的缩写，作者定位于一个内存KV存储数据库（In-memory key-value Store），让Redis自豪的并不是那每秒10K的读写速度，而是它那可以应对很多情况的数据结构，我这里就简单的介绍一下它五大数据结构，也可以方便的让自个翻翻API，并给以后翻阅源码打下一个基础。

2、Strings

1）简介

String是Redis最基本的数据结构，它的String是二进制安全的，即String中可以存放任意的二进制数据，比如说JPG图片、序列化对象等。String值长度最大可到512mb。

2）结构定义

struct sdshdr{  
    long len;  
    long free;  
    char buf[];  
}

3）支持命令

APPEND、GET、GETBIT、GETRANGE、GETSET、STRLEN

MGET、MSET、MSETNX、SET、SETBIT、SETEX、SETNX、SETRANGE

INCR、INCRBY、DECR、DECRBY

3、Hashes

1）简介

Hashes中存放了多个键值对（field/value），所以Hash结构可方便的表示一个对象。如：

HMSET user:00001 username wikie password gender male

一个Hash可以存放2^32 – 1个键值对。Hash对象是用zipmap存储的，查找、删除均为O(n)，但一般来说对象的field对象不会大多，所以说操作评价还是近似O(1)。如果field/value的大小超过一定限制后，Redis会在内部自动将zipmap替换成正常的Hash实现，可在配置文件中指定：

hash-max-zipmap-entries 64 # 字段最多64个

hash-max-zipmap-value 512 # value最大为512字节

2）结构定义

//Please check in dict.h  
typedef struct dictht {  
    dictEntry table;  
    unsigned long size;  
    unsigned long sizemask;  
    unsigned long used;  
} dictht;

3）支持命令

HDEL、HEXISTS、HGET、HGETALL、HINCRBY、HKEYS、HLEN

HMGET、HMSET、HSET、HSETNX、HVALS

4、Lists

1）简介

Lists是一个简单的strings类型的双向链表，按照插入顺序排序。

最大长度支持2^32-1，可以通过命令从头部或者尾部添加删除元素，即可很方便的实现栈与队列操作。List还可以阻塞，很容易就实现了一个工作队列，而不用轮询。

2）结构定义

// Check in adlist.h  
typedef struct listNode {  
    struct listNode *prev;  
    struct listNode *next;  
    void *value;  
} listNode;  

typedef struct listIter {  
    listNode *next;  
    int direction;  
} listIter;  

typedef struct list {  
    listNode *head;  
    listNode *tail;  
    void *(*dup)(void *ptr);  
    void (*free)(void *ptr);  
    int (*match)(void *ptr, void *key);  
    unsigned int len;  
} list;

3）支持命令

BLPOP 、BRPOP 、BRPOPLPUSH、LINDEX、LINSERT、LLEN

LPOP、LPUSH、LPUSHX、LRANGE、LREM、LSET、LTRIM

RPOP、RPOPLPUSH、RPUSH、RPUSHX

5、Sets

1）简介

与数学的中的集合概念类似，没有重复的值，对其有添加删除操作，可对都个结合求交、并等操作，key理解为集合的名字。新浪微博中的：“我和她都关注了”只需要一个SINTER命令就可以实现。

Sets通过Hash Table实现，添加删除的时间复杂度均为O(n)，HashTable会随着添加或者删除自动调整大小。需要注意的是，调整HashTable大小需要同步（获取写锁）阻塞读写操作，后期可能会采用SkipList（无序如何使用SkipList？）实现。

和其它类型一样，最大支持2^32-1个元素。

2）结构定义

与Hashes中的dict一致。

3）支持的方法

SADD、SCAR、SDIFF、SDIFFSTORE、SINTER、SISMEMBER

SMEMBERS、SMOVE、SPOP、SRANDMEMBER、SREM

SUNION、SUNIONSTORE

6、ZSets

1）简介

ZSets为Set的升级版本，即排序的Sets，在Set的基础之上增加了顺序（Score）属性，每次插入均需要指定，且会自动重新调整值的顺序。Score为double类型，ZSets实现为SkipList与HashTable的混合体。

元素到Score的映射是添加在HashTable中的，所以给定一个元素获取Score开销为O(1)，Score到元素的映射则为SkipList。

2）结构定义

/* ZSETs use a specialized version of Skiplists */
typedef struct zskiplistNode {  
    robj *obj;  
    double score;  
    struct zskiplistNode *backward;  
    struct zskiplistLevel {  
        struct zskiplistNode *forward;  
        unsigned int span;  
    } level[];  
} zskiplistNode;  

typedef struct zskiplist {  
    struct zskiplistNode *header, *tail;  
    unsigned long length;  
    int level;  
} zskiplist;  

typedef struct zset {  
    dict *dict;    // Value to Score  
    zskiplist *zsl;  // Score to Value  
} zset;

3）支持命令

ZADD、ZCARD、ZCOUNT、ZINCRBY、ZINTERSTORE

ZRANGE、ZRANGEBYSCORE、ZRANK、ZREM

ZREMRANGEBYRANK、ZREMRANGEBYSCORE、ZREVRANGE

ZREVRANGEBYSCORE、ZREVRANK、ZSCORE、ZUNIONSTORE

参考资料：

Redis.io

The Little Redis Book

from: http://yihongwei.com/2012/03/redis-data-strutrue/