Redis数据结构底层
在大数据时代,数据处理和存储成为了一项重要任务。对于高并发、大规模数据处理的需求,传统的关系型数据库已经无法满足了。而NoSQL数据库应运而生,其中一种非常知名和流行的数据库就是Redis。
Redis是一个基于内存的高性能数据库,它支持多种数据结构,包括字符串、哈希、列表、集合和有序集合。本文将重点介绍Redis数据结构底层的实现原理,并通过代码示例来说明。
Redis数据结构
字符串(Strings)
字符串是最简单的Redis数据结构,它是一个键值对,键是字符串类型,值可以是字符串、整数或者浮点数。Redis用SDS(Simple Dynamic String)来表示字符串,SDS是一种动态字符串,它的长度可以根据需要自动扩容。
> set name "John"
OK
> get name
"John"
哈希(Hashes)
哈希是一种键值对的集合,其中键和值都是字符串类型。Redis内部使用字典来实现哈希,字典是一种高效的数据结构,它可以在O(1)的时间复杂度下进行插入、查找和删除操作。
> hset user:id1 name "John"
(integer) 1
> hget user:id1 name
"John"
列表(Lists)
列表是一个有序的字符串集合,每个字符串称为元素。Redis的列表是一个双向链表,它可以在两端进行插入和删除操作,因此在列表两端操作的时间复杂度是O(1)。
> lpush list "John"
(integer) 1
> lpush list "Alice"
(integer) 2
> lrange list 0 -1
1) "Alice"
2) "John"
集合(Sets)
集合是一个无序的字符串集合,集合中的元素都是唯一的。Redis的集合是通过哈希表来实现的,因此插入、查找和删除操作的时间复杂度都是O(1)。
> sadd set "John"
(integer) 1
> sadd set "Alice"
(integer) 1
> smembers set
1) "Alice"
2) "John"
有序集合(Sorted Sets)
有序集合是一个有序的字符串集合,每个字符串称为成员,每个成员都关联着一个分值。Redis的有序集合是使用跳跃表和哈希表来实现的,跳跃表的插入和查找操作的时间复杂度都是O(logN),哈希表用于快速查找成员的分值。
> zadd sortedset 1 "John"
(integer) 1
> zadd sortedset 2 "Alice"
(integer) 1
> zrange sortedset 0 -1
1) "John"
2) "Alice"
Redis数据结构底层实现原理
Redis的数据结构底层主要是通过字典和跳跃表来实现的。
字典(Dict)
Redis的字典是一个哈希表,它的键和值都是字符串类型。字典实现了高效的插入、查找和删除操作,它可以在O(1)的时间复杂度下完成这些操作。字典内部使用拉链法来解决哈希冲突,即在每个哈希槽中维护一个链表来存储冲突的键值对。
字典的结构定义如下:
typedef struct dictEntry {
void *key;
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
double d;
} v;
struct dictEntry *next;
} dictEntry;
typedef struct dictType {
unsigned int (*hashFunction)(const void *key);
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
void (*valDestructor)(void *