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Redis数据结构：ZipList与Listpack

news 2025/9/16 9:42:54

ZipList

ZipList 是一种特殊的 “双端链表”，由一系列特殊编码的连续内存块组成。可以在任意一端进行压入 / 弹出操作，并且该操作的时间复杂度为 O (1)。

其结构包含：

zlb‌ytes：总字节数。
zltail：尾偏移量。
zllen：entry节点个数。
多个entry：表示链表中的节点，有head节点和tail节点等。
zlend：结束标示，值为0xff。

ZipList 为节省内存，Entry 不采用普通链表记录前后节点指针的方式，而是由 previous_entry_length（前一节点长度，根据前一节点长度大小占 1 或 5 字节）、encoding（编码属性，记录 content 数据类型和长度，占 1、2 或 5 字节）、content（保存节点数据，可为字符串或整数）三部分组成。

应用场景

数据量较小时，Redis 会优先使用 ZipList 存储 hash、list、zset 等数据，以此节省内存空间。

缺点

当向 ZipList 插入元素时，如果空间不足就需要重新分配连续内存空间。并且由于 ZipList 每个元素会记录前一个元素的长度（prevlen），新元素插入可能导致前一个元素的 prevlen 占用字节数发生变化，进而造成后续元素的 prevlen 字段都要依次调整，引发连锁更新，严重影响访问性能。

因此，Redis推出了Listpack来改正ZipList的缺点。

Listpack

Listpack 是 Redis 5.0 引入的新结构，目前主要应用于 Stream 数据结构中，从 Redis 6.2 版本开始，quicklist 的底层实现也由 ZipList 改为了 Listpack。

Listpack 是 Redis 为优化内存与性能推出的紧凑数据结构，用于替代部分场景下的 ZipList。

它的整体结构是连续的内存块，包含：

lpbytes：记录 Listpack 占用的总字节数。
lplen：表示 Listpack 中元素的个数。
多个 entry：是 Listpack 存储数据的基本单元，有头节点、尾节点等。
lpending（可选，部分场景存在）：用于记录一些待处理的信息，比如可能涉及的增量更新相关标识等。
lpend：结束标识，标志 Listpack 的结尾。

Listpack 里的 Entry 为提升效率，不再因前一元素长度变化引发连锁更新。每个 Entry 由以下部分组成：

encoding：编码属性，记录 data 的数据类型（如字符串、整数等）以及长度，占用 1、2 或 5 字节。
data：负责保存节点的实际数据，可存储字符串或整数等。
length：当前 Entry 自身的长度，采用变长编码，能根据实际长度灵活占用 1 至 5 字节，且每个 Entry 仅记录自身长度，元素操作时互不影响，避免了 ZipList 可能出现的连锁更新问题，让内存分配和更新更稳定高效。