redis 的數(shù)據(jù)類型可謂是 Redis 的精華所在，同樣的數(shù)據(jù)類型，例如字符串存儲不同的值對應(yīng)的實際存儲結(jié)構(gòu)也是不同，當你存儲的 int 值是實際的存儲結(jié)構(gòu)也是 int，如果是短字符串（小于 44 字節(jié)）實際存儲的結(jié)構(gòu)為 embstr，長字符串對應(yīng)的實際存儲結(jié)構(gòu)是 raw，這樣設(shè)計的目的是為了更好的節(jié)約內(nèi)存。

我們本文的面試題是 Redis 有哪些數(shù)據(jù)類型？

典型回答

Redis 最常用的數(shù)據(jù)類型有 5 種：String（字符串類型）、Hash（字典類型）、List（列表類型）、Set（集合類型）、ZSet（有序集合類型）。

1.字符串類型

字符串類型（Simple Dynamic Strings 簡稱 SDS），譯為：簡單動態(tài)字符串，它是以鍵值對 key-value 的形式進行存儲的，根據(jù) key 來存儲和獲取 value 值，它的使用相對來說比較簡單，但在實際項目中應(yīng)用非常廣泛。

字符串的使用如下：

127.0.0.1:6379> set k1 v1 # 添加數(shù)據(jù) 
OK
127.0.0.1:6379> get k1 # 查詢數(shù)據(jù)
"v1"
127.0.0.1:6379> strlen k1 # 查詢字符串的長度
(integer) 5
復(fù)制

我們也可以在存儲字符串時設(shè)置鍵值的過期時間，如下代碼所示：

127.0.0.1:6379> set k1 v1 ex 1000 # 設(shè)置 k1 1000s 后過期（刪除）
OK
復(fù)制

我們還可以使用 SDS 來存儲 int 類型的值，并且可以使用 incr 指令和 decr 指令來操作存儲的值 +1 或者 -1，具體實現(xiàn)代碼如下：

127.0.0.1:6379> get k1 # 查詢 k1=3
"3"
127.0.0.1:6379> incr k1 # 執(zhí)行 +1 操作
(integer) 4
127.0.0.1:6379> get k1 # 查詢 k1=4
"4"
127.0.0.1:6379> decr k1 # 執(zhí)行 -1 操作
(integer) 3
127.0.0.1:6379> get k1 # 查詢 k1=3
"3"
復(fù)制

字符串的常見使用場景：

存放用戶（登錄）信息；
存放文章詳情和列表信息；
存放和累計網(wǎng)頁的統(tǒng)計信息（存儲 int 值）。

……

2.字典類型

字典類型 (Hash) 又被稱為散列類型或者是哈希表類型，它是將一個鍵值 (key) 和一個特殊的“哈希表”關(guān)聯(lián)起來，這個“哈希表”表包含兩列數(shù)據(jù)：字段和值。例如我們使用字典類型來存儲一篇文章的詳情信息，存儲結(jié)構(gòu)如下圖所示：

同理我們也可以使用字典類型來存儲用戶信息，并且使用字典類型來存儲此類信息就無需手動序列化和反序列化數(shù)據(jù)了，所以使用起來更加的方便和高效。

字典類型的使用如下：

127.0.0.1:6379> hset myhash key1 value1 # 添加數(shù)據(jù)
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget myhash key1 # 查詢數(shù)據(jù)
"value1"
復(fù)制

字典類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

通常情況下字典類型會使用數(shù)組的方式來存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)，但發(fā)生哈希沖突時才會使用鏈表的結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)。

3.列表類型

列表類型 (List) 是一個使用鏈表結(jié)構(gòu)存儲的有序結(jié)構(gòu)，它的元素插入會按照先后順序存儲到鏈表結(jié)構(gòu)中，因此它的元素操作 (插入和刪除) 時間復(fù)雜度為 O(1)，所以相對來說速度還是比較快的，但它的查詢時間復(fù)雜度為 O(n)，因此查詢可能會比較慢。

列表類型的使用如下：

127.0.0.1:6379> lpush list 1 2 3 # 添加數(shù)據(jù)
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lpop list # 獲取并刪除列表的第一個元素
1
復(fù)制

列表的典型使用場景有以下兩個：

消息隊列：列表類型可以使用 rpush 實現(xiàn)先進先出的功能，同時又可以使用 lpop 輕松的彈出（查詢并刪除）第一個元素，所以列表類型可以用來實現(xiàn)消息隊列；
文章列表：對于博客站點來說，當用戶和文章都越來越多時，為了加快程序的響應(yīng)速度，我們可以把用戶自己的文章存入到 List 中，因為 List 是有序的結(jié)構(gòu)，所以這樣又可以完美的實現(xiàn)分頁功能，從而加速了程序的響應(yīng)速度。

4.集合類型

集合類型 (Set) 是一個無序并唯一的鍵值集合。

集合類型的使用如下：

127.0.0.1:6379> sadd myset v1 v2 v3 # 添加數(shù)據(jù)
(integer) 3
127.0.0.1:6379> smembers myset # 查詢集合中的所有數(shù)據(jù)
1) "v1"
2) "v3"
3) "v2"
復(fù)制

集合類型的經(jīng)典使用場景如下：

微博關(guān)注我的人和我關(guān)注的人都適合用集合存儲，可以保證人員不會重復(fù)；
中獎人信息也適合用集合類型存儲，這樣可以保證一個人不會重復(fù)中獎。

集合類型（Set）和列表類型（List）的區(qū)別如下：

列表可以存儲重復(fù)元素，集合只能存儲非重復(fù)元素；
列表是按照元素的先后順序存儲元素的，而集合則是無序方式存儲元素的。

5.有序集合類型

有序集合類型 (Sorted Set) 相比于集合類型多了一個排序?qū)傩?score（分值），對于有序集合 ZSet 來說，每個存儲元素相當于有兩個值組成的，一個是有序結(jié)合的元素值，一個是排序值。有序集合的存儲元素值也是不能重復(fù)的，但分值是可以重復(fù)的。

當我們把學(xué)生的成績存儲在有序集合中時，它的存儲結(jié)構(gòu)如下圖所示：

有序集合類型的使用如下：

127.0.0.1:6379> zadd zset1 3 golang 4 sql 1 redis # 添加數(shù)據(jù)
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange zset 0 -1 # 查詢所有數(shù)據(jù)
1) "redis"
2) "MySQL"
3) "JAVA"
復(fù)制

有序集合的經(jīng)典使用場景如下：

學(xué)生成績排名；
粉絲列表，根據(jù)關(guān)注的先后時間排序。

考點分析

關(guān)于 Redis 數(shù)據(jù)類型的這個問題，對于大多數(shù)人既熟悉又陌生，熟悉的是每天都在使用 Redis 存取數(shù)據(jù)，陌生的是對于 Redis 的數(shù)據(jù)類型知之甚少，因為對于普通的開發(fā)工作使用字符串類型就可以搞定了。但是善用 Redis 的數(shù)據(jù)類型可以到達意想不到的效果，不但可以提高程序的運行速度又可以減少業(yè)務(wù)代碼，可謂一舉兩得。

例如我們經(jīng)常會把用戶的登錄信息存儲在 Redis 中，但通常的做法是先將用戶登錄實體類轉(zhuǎn)為 JSON 字符串存儲在 Redis 中，然后讀取時先查詢數(shù)據(jù)再反序列化為 User 對象，這個過程看似沒什么問題，但我們可以有更優(yōu)的解決方案來處理此問題，比如我們可以使用 Hash 存儲用戶的信息，這樣就無需序列化的過程了，并且讀取之后無需反序列化，直接使用 Map 來接收就可以了，這樣既提高了程序的運行速度有省去了序列化和反序列化的業(yè)務(wù)代碼。

與此知識點相關(guān)的面試題還有以下幾個：

有序列表的實際存儲結(jié)構(gòu)是什么？
除了五種基本的數(shù)據(jù)類型之外，還有什么數(shù)據(jù)類型？

知識擴展

有序列表的內(nèi)部實現(xiàn)

有序集合是由 ziplist (壓縮列表) 或 skiplist (跳躍表) 組成的。

ziplist 介紹

當數(shù)據(jù)比較少時，有序集合使用的是 ziplist 存儲的，如下代碼所示：

127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 db 2 redis 3 mysql
(integer) 3
127.0.0.1:6379> object encoding myzset
"ziplist"
復(fù)制

從結(jié)果可以看出，有序集合把 myset 鍵值對存儲在 ziplist 結(jié)構(gòu)中了。有序集合使用 ziplist 格式存儲必須滿足以下兩個條件：

有序集合保存的元素個數(shù)要小于 128 個；
有序集合保存的所有元素成員的長度都必須小于 64 字節(jié)。

如果不能滿足以上兩個條件中的任意一個，有序集合將會使用 skiplist 結(jié)構(gòu)進行存儲。接下來我們來測試以下，當有序集合中某個元素長度大于 64 字節(jié)時會發(fā)生什么情況？代碼如下：

127.0.0.1:6379> zadd zmaxleng 1.0 redis
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding zmaxleng
"ziplist"
127.0.0.1:6379> zadd zmaxleng 2.0 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding zmaxleng
"skiplist"
復(fù)制

通過以上代碼可以看出，當有序集合保存的所有元素成員的長度大于 64 字節(jié)時，有序集合就會從 ziplist 轉(zhuǎn)換成為 skiplist。

小貼士：可以通過配置文件中的 zset-max-ziplist-entries（默認 128）和 zset-max-ziplist-value（默認 64）來設(shè)置有序集合使用 ziplist 存儲的臨界值。

skiplist 介紹

skiplist 數(shù)據(jù)編碼底層是使用 zset 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，而 zset 結(jié)構(gòu)中包含了一個字典和一個跳躍表，源碼如下：

typedef struct zset {
    dict *dict;
    zskiplist *zsl;
} zset;
復(fù)制

跳躍表的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

根據(jù)以上圖片展示，當我們在跳躍表中查詢值 32 時，執(zhí)行流程如下：

從最上層開始找，1 比 32 小，在當前層移動到下一個節(jié)點進行比較；
7 比 32 小，當前層移動下一個節(jié)點比較，由于下一個節(jié)點指向 Null，所以以 7 為目標，移動到下一層繼續(xù)向后比較；
18 小于 32，繼續(xù)向后移動查找，對比 77 大于 32，以 18 為目標，移動到下一層繼續(xù)向后比較；
對比 32 等于 32，值被順利找到。

從上面的流程可以看出，跳躍表會想從最上層開始找起，依次向后查找，如果本層的節(jié)點大于要找的值，或者本層的節(jié)點為 Null 時，以上一個節(jié)點為目標，往下移一層繼續(xù)向后查找并循環(huán)此流程，直到找到該節(jié)點并返回，如果對比到最后一個元素仍未找到，則返回 Null。

高級數(shù)據(jù)類型

除了有 5 大基本數(shù)據(jù)類型外，還有 GEO（地理位置類型）、HyperLogLog（統(tǒng)計類型）、Stream（流類型）。

GEO（地理位置類型）是 Redis 3.2 版本中新增的數(shù)據(jù)類型，用于存儲和查詢地理位置的，使用它我們可以實現(xiàn)查詢附近的人或查詢附近的商家等功能（這部分的內(nèi)容會在后面的章節(jié)單獨講解）。

Stream（流類型）是 Redis 5.0 版本中新增的數(shù)據(jù)類型，因為使用 Stream 可以實現(xiàn)消息消費確認的功能，使用“xack key group-key ID”命令，所以此類型的出現(xiàn)給 Redis 更好的實現(xiàn)消息隊列提供了很大的幫助。

HyperLogLog（統(tǒng)計類型）是本文介紹的重點，HyperLogLog (下文簡稱為 HLL) 是 Redis 2.8.9 版本添加的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于高性能的基數(shù) (去重) 統(tǒng)計功能，它的缺點就是存在極低的誤差率。

HLL 具有以下幾個特點：

能夠使用極少的內(nèi)存來統(tǒng)計巨量的數(shù)據(jù)，它只需要 12K 空間就能統(tǒng)計 2^64 的數(shù)據(jù)；
統(tǒng)計存在一定的誤差，誤差率整體較低，標準誤差為 0.81%；
誤差可以被設(shè)置輔助計算因子進行降低。

HLL 的命令只有 3 個，但都非常的實用，下面分別來看。

1.添加元素

127.0.0.1:6379> pfadd key "redis"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfadd key "java" "sql"
(integer) 1
復(fù)制

相關(guān)語法： pfadd key element [element ...] 此命令支持添加一個或多個元素至 HLL 結(jié)構(gòu)中。

2.統(tǒng)計不重復(fù)的元素

127.0.0.1:6379> pfadd key "redis"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfadd key "sql"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfadd key "redis"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> pfcount key
(integer) 2
復(fù)制

從 pfcount 的結(jié)果可以看出，在 HLL 結(jié)構(gòu)中鍵值為 key 的元素，有 2 個不重復(fù)的值：redis 和 sql，可以看出結(jié)果還是挺準的。相關(guān)語法： pfcount key [key ...]
此命令支持統(tǒng)計一個或多個 HLL 結(jié)構(gòu)。

3.合并一個或多個 HLL 至新結(jié)構(gòu)

新增 k 和 k2 合并至新結(jié)構(gòu) k3 中，代碼如下：

127.0.0.1:6379> pfadd k "java" "sql"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfadd k2 "redis" "sql"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfmerge k3 k k2
OK
127.0.0.1:6379> pfcount k3
(integer) 3
復(fù)制

相關(guān)語法：pfmerge destkey sourcekey [sourcekey ...] ** pfmerge 使用場景：當我們需要合并兩個或多個同類頁面的訪問數(shù)據(jù)時，我們可以使用 pfmerge 來操作。

總結(jié)

本文我們介紹了 Redis 的 5 大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型的概念以及簡單的使用：String（字符串類型）、Hash（字典類型）、List（列表類型）、Set（集合類型）、ZSet（有序集合類型），還深入的介紹了 ZSet 的底層數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)：ziplist (壓縮列表) 或 skiplist (跳躍表)。除此之外我們還介紹了 Redis 中的提前 3 個高級的數(shù)據(jù)類型：GEO（地理位置類型）用于實現(xiàn)查詢附近的人、HyperLogLog（統(tǒng)計類型）用于高效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的去重統(tǒng)計（存在一定的誤差）、Stream（流類型）主要應(yīng)用于消息隊列的實現(xiàn)。