Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)操作_無緒聽雨眠-CSDN博客

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Redis完成數(shù)據(jù)操作的速度能達(dá)到微秒級別，Redis能有這么突出的表現(xiàn)，主要原因有兩個(gè)：

• Redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，所有操作都在內(nèi)存上完成，內(nèi)存的訪問速度本身就很快；
• Redis擁有高效的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)key到value的快速訪問，Redis使用哈希表來存儲(chǔ)鍵值對，哈希桶中entry保存了指向?qū)嶋Hkey和value的指針，即使值是一個(gè)集合，也可以通過value指針查找到。

當(dāng)哈希表中數(shù)據(jù)越來越多后，會(huì)出現(xiàn)哈希沖突，也就是多個(gè)key的哈希值可能對應(yīng)到同一個(gè)哈希桶中。Redis使用鏈?zhǔn)焦斫鉀Q哈希沖突，就是將同一個(gè)哈希桶中的多個(gè)元素用一個(gè)鏈表來保存，元素之間依次用指針鏈接。

如果哈希沖突越來越多，會(huì)導(dǎo)致哈希沖突鏈過長，進(jìn)而導(dǎo)致查找元素耗時(shí)長、效率低。為了解決這個(gè)問題，Redis會(huì)對哈希表進(jìn)行rehash操作，將多個(gè)entry元素分散保存，減少單個(gè)哈希桶中的元素個(gè)數(shù)，從而減少單個(gè)桶中的沖突。

Redis默認(rèn)使用兩個(gè)全局哈希表來進(jìn)行高效rehash，一開始默認(rèn)使用哈希表1，哈希表2不分配空間，當(dāng)數(shù)據(jù)不斷增多時(shí)，redis通過如下步驟進(jìn)行rehash：

1. 給哈希表2分配更大的空間
2. 把哈希表1中的數(shù)據(jù)拷貝到哈希表2中
3. 釋放哈希表1的空間，留作下一次rehash擴(kuò)容備用

但是第2步如果一次性將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝，可能會(huì)造成Redis線程阻塞，無法服務(wù)其他請求，所以Redis采用了漸進(jìn)式rehash，就是每處理一個(gè)請求，順帶將這個(gè)索引位置上的所有entry進(jìn)行拷貝。

對于String類型的value來說，找到哈希桶就可以直接進(jìn)行CRUD操作了，而對于集合來說，通過全局哈希表找到對應(yīng)的哈希桶后，在集合中再進(jìn)行CRUD。集合的操作效率與底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作復(fù)雜度有關(guān)。

1. 單元素操作是基礎(chǔ)，操作復(fù)雜度為O(1)；
   • Hash：HGET、HSET、HDEL；
   • Set類型的SADD、SREM、SRANDMEMBER等。
2. 范圍操作非常耗時(shí)，操作復(fù)雜度為O(N)。
   • Hash：HGETALL;
   • Set：SMEMBERS;
   • List：LRANGE
   • ZSet：ZRANGE
3. 統(tǒng)計(jì)操作通常高效，操作復(fù)雜度為O(1)。
4. 例外情況只有幾個(gè)，操作復(fù)雜度為O(1)。
   • List：LPOP、RPOP、LPUSH、RPUSH