本篇文章主要介绍Redis数据类型，具体实现的数据结构

前言

🚀 内容来自参考自Redis设计与实现

⚠️ 本篇文章主要介绍Redis3.0的数据结构，在Redis7.0数据类型与数据结构的关系有所不一致。

介绍逻辑

1. 数据结构的定义
2. 字段的解释
3. 特性

介绍内容

1. 简单动态字符串
2. 链表
3. 字典
4. 跳跃表
5. 整数集合
6. 压缩列表

简单动态字符串

数据结构的定义

字段的解释

1. free属性的值，记录SDS存在多少未使用的空间
2. len属性，记录SDS保存多少字节长度的字符串

特性

1. 常数复杂度获取字符串长度

2. 杜绝缓冲区溢出问题，SDS在执行修改增加操作的时候，API会检查是否满足要求，如果不满足会自动扩容

3. 减少修改字符串时带来的内存重分配次数，空间预分配会额外分配空间、惰性空间释放在缩短操作时，利用free属性记录数量，等待使用。

链表

数据结构的定义

• 由ListNode和List组成

字段的解释

ListNode

1. 前置节点
2. 后置节点
3. 节点的值

List

1. head表头指针
2. tail表尾指针
3. len链表长度计数器
4. dup函数用于复制链表节点所保存的值
5. free函数用于释放链表节点所保存的值
6. match函数用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等

特性

1. 双端、无环
2. 多态：链表节点使用void*指针来保存节点值，并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值设置类型特定函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

字典

数据结构的定义

• 由哈希表和哈希节点组成，每个哈希节点保存了字典中的一个键值对

字段的解释

哈希表

• table是一个数组，是dictEntry类型的数组。
• size记录属性。
• used哈希表已经有的节点。
• sizemask属性的值总是等于size - 1，这个属性和哈希值一起决定了一个键应该被放到table数组 的哪个索引上面。

哈希表节点

• key保存键值对中对键
• v属性保存键值中的值：可能是指针、uint64_t整数、或者int64_t整数
• next属性是指向另一个哈希表节点的指针，*用于解决冲突

字典

• type和privdata属性是针对不同类型的键值对，为创建多态字典设置的
  • type指向dictType指针，dictType保存了针对特定类型键值对的函数
  • privdata属性保存了需要传给类型特定函数的可选参数
• ht属性包含两个项数组，每一个项都是一个哈希表，⚠️一般情况下只会使用ht[0]，ht[1]是进行rehash的时候使用
• rehashidx是与rehash有关的属性，记录当前rehash的进度，-1（没有进行rehash）。

特性

1. 解决键冲突，使用链地址法来解决冲突，简单来说就是利用哈希表节点中的next属性将冲突节点放到链表的表头位置

2. rehash（重新散列），当哈希表保存的键值对数量太多或者太少时，程序需要对哈希表的大小进行相应的扩展或者收缩。

3. 渐进式rehash，在进行渐进式rehash的时候，字典里面查找一个键的话，程序会先在ht[0]里面进行查找，如果没找到的话，就会继续到ht[1]里面进行查找。

跳跃表

数据结构的定义

• 跳跃表由跳跃表节点（zskiplistNode）和用于保存跳跃表节点的相关信息组成（zskiplist）

字段的解释

zskiplist

• header指向跳跃表的表头节点
• tail指向跳跃表的表尾节点
• level记录目标跳跃表内，层数最大的那个节点的层数（表头节点的层数不计算在内）
• length记录跳跃表的长度，也就是跳跃表目前包含节点的数量（表头节点不计算在内）

zskiplistNode

• 层（level）节点中用L1、L2等字样标记节点的各个层，每一个层都带有两个属性
  • 前进指针（level[i].forward）
  • 跨度，记录前进指针所指向节点和当前节点的距离，用于计算排位
• 后退指针，指向位于当前节点的前一个节点
• 分值，在跳跃表中，节点按照各自所保存的分值从小到大进行排序
• 成员对象，节点所保存的成员变量，它指向一个字符串对象（SDS）

特性

1. 跳跃表中的节点按照分值进行排序，当分值相同时，节点按照成员对象的大小进行排序

整数集合

数据结构的定义

字段的解释

• contents整数集合中的每一个元素都是contents数组的一个数据项（item），从小到大排序、没有重复
• length记录了整数集合包含的元素数量，也就是contents数组的长度
• encoding属性决定集合数组保存的数据类型（例如contents为int8_t类型的数据，但是实际上contents数组真正类型取决于encoding属性的值）

特性

1. 集合中不会出现重复元素
2. 整数集合升级，发生在添加新元素的类型比原来的类型要大
   • 整数集合升级，提高整数集合的灵活性（C语言是静态类型语言，通常不会将两种类型的值放在同一个数据结构当中）
   • 整数集合升级，尽可能节约内存

压缩列表

数据结构的定义

字段的解释

压缩列表的构成

• zlbytes记录整个压缩列表占用的内存字节数；在对压缩列表进行内存重分配，或者计算zlend的位置时使用
• zltail记录压缩列表表尾节点距离压缩列表的起始地址有多少字节
• zllen记录压缩列表包含的节点数量
• entryX压缩列表包含的各个节点
• zlend特殊值，用于标记压缩列表的末端

压缩列表节点的构成

• 每一个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值
• previous_entry_length记录前一个节点的长度
  • 如果前一节点的长度小于254字节，那么它的长度为1字节
  • 如果前一节点的长度大于254字节，那么它的长度为5字节
  • 因为previous_entry_length属性记录了前一个节点的长度，因此可以通过指针运算，获取前一个节点的起始地址。
• encoding记录节点的content属性所保存数据的类型以及长度
• content节点的content属性负责保存节点的值，节点值可以是一个字节数组或者整数，值的类型和长度由节点的encoding决定。

特性

1. 连锁更新，previous_entry_length属性都记录了前一个节点的长度，因此可能会发现连锁更新（发生的几率不高）