Redis 各数据类型的底层数据存储结构

Redis作为一款高性能的内存数据结构存储系统，支持多种数据类型，而这些数据类型背后有着各自独特的底层数据存储结构，深入了解它们有助于我们更好地使用Redis。

String 类型

String类型是Redis最基本的数据类型，其底层实现主要基于简单动态字符串（SDS）。SDS是Redis为了弥补C字符串的不足而设计的数据结构。它在C字符串的基础上增加了长度信息，使得获取字符串长度的操作时间复杂度从O(n)降低到O(1)。SDS在内存分配和释放上也更加高效，减少了频繁的内存重分配操作。

Hash 类型

Hash类型用于存储键值对集合。它的底层实现有两种：压缩列表（ziplist）和哈希表（hashtable）。当哈希对象的元素个数较少且每个元素的键值对长度都较小时，Redis会使用压缩列表来存储，这种结构紧凑，能有效节省内存。而当元素个数较多或键值对长度较大时，Redis会自动切换到哈希表存储，哈希表基于链地址法解决冲突，具备高效的查找和插入性能。

List 类型

List类型用于存储一个有序的字符串列表。其底层实现同样有压缩列表和快速列表（quicklist）。早期版本中使用的是双端链表，而现在更多采用快速列表。快速列表结合了压缩列表和双端链表的优点，它将多个压缩列表连接起来形成一个链表结构，既保证了内存的高效利用，又支持快速的插入和删除操作。

Set 类型

Set类型是无序且唯一的字符串集合。底层实现有两种：整数集合（intset）和哈希表。当集合中的元素都是整数且元素个数较少时，Redis会使用整数集合存储，整数集合内部是有序存储，查找效率较高。当集合中元素包含非整数或者元素个数较多时，则会使用哈希表存储，利用哈希表的特性实现快速的元素查找和插入。

Sorted Set 类型

Sorted Set类型在Set类型的基础上增加了排序功能，每个元素都关联一个分数，用于排序。它的底层实现主要基于跳跃表（skiplist）和哈希表。跳跃表是一种特殊的数据结构，通过多层索引来提高查找效率，平均查找时间复杂度为O(log n)。哈希表则用于存储元素和分数的对应关系，以便快速获取分数。

Redis不同数据类型的底层存储结构根据数据特点和使用场景进行了精心设计，这使得Redis在各种应用场景中都能发挥出卓越的性能。