Redis常用数据类型有字符串String、字典dict、列表List、集合Set、有序集合SortedSet，本文将简单介绍各数据类型及其使用场景，并重点剖析有序集合SortedSet的实现。

　　List的底层实现是类似Linked List双端链表的结构，而不是数组,插入速度快，不需要节点的移动,但不支持随机访问，需要顺序遍历到索引所在节点。List有两个主要的使用场景:

1. 记住用户最新发表的博文,每次用户发表了文章，将文章id使用LPUSH加入到列表中，用户访问自己的主页时，使用LRANGE 0 9获取最新10条博文(使用LTRIM 0 9可以取出最新10条文章的同时，删除旧的文章)，而不用使用order by sql语句去后端数据库取数据。
2. 生产者/消费者模式,生产者往List中加入数据,消费者从List中取数据。当List为空时，消费者rpop返回为NULL，这是会进行轮询,等待一段时间继续去取。轮询模式有如下缺点:
   1. 客户端和redis耗费cpu和网络带宽等资源执行无效命令。
   2. 取回NULL后，sleep会使有新数据时，客户端消费不够及时。

　　为了解决轮询的问题,Redis提供了brpop和blpop实现Blocking读，当List为空时，等待一段时间再返回，当有数据时，按请求顺序返回给各客户端。(当List为空时，可以将请求Blocking读命令的客户端加入此List的Blocking读列表中，有数据时按列表序返回)

　　集合Set的底层实现是类似Hash，不过value全为NULL，set有求并、交、差集及随机取的功能。使用场景如下:

1. 表示对象之间的联系,比如求拥有标签1、2、10的新闻,使用sinter tag:1:news tag:2:news tag:10:news。
2. 随机发牌,使用spop,spop随机返回集合中的元素，比如给每位玩家发五张牌，每位玩家调用五次spop即可,为了下次发牌不需要再将牌加入set,可以在这次发牌前调用sunionstore将牌复制。

　　有序集合SortedSet(t_zset.c)，集合中的每个值都带有分数,按分数排序,底层实现较为复杂,用到了ziplist、skiplist和dict数据结构,后文将进行详细介绍。使用场景如下:

1. 排行榜问题,比如游戏排行榜,按用户分数排序,并取top N个用户。

　　在redis中,所有数据类型都被封装在一个redisObject结构中,用于提供统一的接口,结构如下表1:

 表1 redisObject

redisObject源码(server.h)

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;//对象类型,用于分辨字符串、列表、
//集合、有序集合、字典,有序集合为REDIS_ZSET
    unsigned encoding:4;//编码,标识底层数据结构,
//有序集合有REDIS_ENCODING_ZIPLIST(压缩列表)、REDIS_ENCODING_SKIPLIST(跳表)
    //记录键最近一次被访问的时间,长时间不被访问的对象可被内存回收
    unsigned lru:LRU_BITS; 

/* LRU time (relative to global lru_clock) or
 * LFU data (least significant 8 bits frequency
 * and most significant 16 bits access time). */
    int refcount;//引用计数,用于对象内存回收,
//当为0时回收内存,引用计数可实现不同键相同值的共享,
//事实上,redis会初始化创建0到9999个整数对象用于共享,从而节约内存
    void *ptr;//指向底层数据结构实例的指针
} robj;

 

 　　有序列表有压缩列表ziplist和跳表skiplist两种实现方式,通过encoding识别,当数据项数目小于zset_max_ziplist_entries(默认为128),且保存的所有元素长度不超过zset_max_ziplist_value(默认为64)时,则用ziplist实现有序集合,否则使用zset结构,zset底层使用skiplist跳表和dict字典。创建有序集合的关键代码如下表2:

表2 创建有序集合

zaddGenericCommand函数

if (server.zset_max_ziplist_entries == 0 ||
server.zset_max_ziplist_value < sdslen(c->argv[scoreidx+1]->ptr))
        {
            zobj = createZsetObject(); //创建zset
        } else {
            zobj = createZsetZiplistObject();//创建ziplist
        }

 

　　ziplist是一个内存连续的特殊双向链表LinkList,减少了内存碎片和指针的占用,用于节省内存,但对ziplist进行操作会导致内存的重新分配，影响性能,故在元素较少时用ziplist。ziplist内存布局如下:

<zlbytes> <zltail> <zllen> <entry> <entry> ... <entry> <zlend>

表3 ziplist在内存中各字节含义

Field	含义
zlbytes(uint32_t)	ziplist占用的内存字节数,包括zlbytes本身
zltail(uint32_t)	最后一个entry的offset偏移值
zllen(uint16_t)	数据项entry的个数
entry(变长)	数据项
zlend(uint8_t)	标识ziplist的结束,值为255

　　数据项entry的内存结构如下:<prevlen> <encoding> <entry-data>,当保存的是小整型数据时,entry没有entry-data域, encoding本身包含了整型元素值。Entry各字节含义如下表4:

表4 entry各Field含义

Field	含义
prevlen	上一个数据项entry的长度。当长度小于254字节,则prevlen占1字节,当长度大于或等于254字节,则prevlen占5字节,首字节值为254,剩下4字节表示上一entry长度。
encoding	encoding的值依赖于数据entry-data。首字节的前两个bit为00、01、10,标识entry-data为字符串,同时表示encoding的长度分别为1、2、5字节,除前两个bit，剩下的bit表示字符串长度;前两个bit为11,表示entry-data为整型,接下来的2 bit表示整数类型。entry-data不同类型及encoding如下: 1)       |00pppppp| - 1 byte,字符串且长度小于等于63字节(6bit)

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