Redis 是一个基于内存的高性能键值存储系统，支持多种数据结构，每种数据结构在底层实现、性能特点、使用场景上都有差异。本文将详细介绍 Redis 支持的数据结构 及其 特点。
1. String（字符串）
简介
- 最基本的数据类型，二进制安全。
- 既可以是字符串，也可以是数字（整型/浮点型）。
- 最大长度：512 MB。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
SET key value | 设置值 |
GET key | 获取值 |
INCR key | 值加 1（数字） |
DECR key | 值减 1（数字） |
APPEND key value | 追加内容 |
MGET key1 key2 ... | 批量获取 |
底层实现
- SDS（Simple Dynamic String）：可动态扩容，避免缓冲区溢出。
- 支持整数值直接存储为
int 类型（节省空间）。
特点
- 操作简单，性能高（O(1)）。
- 适合存储：缓存对象、计数器、分布式锁、短字符串。
2. List（列表）
简介
- 有序、可重复的字符串序列。
- 双端操作（从左、右两端 push/pop）。
- 最大元素数：2^32 - 1。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
LPUSH key value1 [value2...] | 从左插入 |
RPUSH key value1 [value2...] | 从右插入 |
LPOP key | 从左弹出 |
RPOP key | 从右弹出 |
LRANGE key start stop | 获取范围内元素 |
BLPOP key timeout | 阻塞弹出 |
底层实现
- 早期：ziplist（压缩列表）或 linkedlist（双向链表）。
- Redis 3.2+：统一用 quicklist（压缩列表 + 链表结合）。
特点
- 按插入顺序排序，适合消息队列、任务队列。
- 插入和弹出为 O(1)，随机访问为 O(n)。
3. Hash（哈希表）
简介
- 键值对集合，适合存储对象（类似
Map）。 - 最大 field 数量：2^32 - 1。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
HSET key field value | 设置字段值 |
HGET key field | 获取字段值 |
HMGET key field1 field2 | 批量获取 |
HDEL key field | 删除字段 |
HGETALL key | 获取所有字段和值 |
底层实现
- ziplist（压缩列表）：当 field 数少且 value 短。
- hashtable（哈希表）：元素较多时。
特点
- 适合存储结构化数据（如用户信息）。
- 内存利用率高，操作复杂度 O(1)。
4. Set（集合）
简介
- 无序、不重复的字符串集合。
- 最大元素数：2^32 - 1。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
SADD key member1 [member2...] | 添加成员 |
SREM key member | 移除成员 |
SMEMBERS key | 获取所有成员 |
SISMEMBER key member | 判断成员是否存在 |
SUNION key1 key2 | 并集 |
SINTER key1 key2 | 交集 |
SDIFF key1 key2 | 差集 |
底层实现
- intset（整数集合）：全是整数且数量少。
- hashtable（哈希表）：存储大量字符串成员。
特点
- 自动去重，适合标签、好友关系。
- 集合运算（交、并、差）性能高。
5. Sorted Set（有序集合，ZSet）
简介
- 集合 + 分数（score），按分数排序。
- 成员唯一，score 可重复。
- 最大元素数：2^32 - 1。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
ZADD key score member | 添加成员 |
ZREM key member | 删除成员 |
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] | 按顺序获取成员 |
ZREVRANGE key start stop | 倒序获取 |
ZRANK key member | 获取排名（升序） |
ZREVRANK key member | 获取排名（降序） |
ZINCRBY key increment member | 增加分数 |
底层实现
- ziplist：元素少且数据短。
- skiplist（跳表）+ hashtable：支持高效排序和查找。
特点
- 适合排行榜、延时队列。
- 按分数范围查找 O(log n)。
6. Bitmap（位图）
简介
- 基于字符串的二进制位操作。
- 最大长度：512MB（约 2^32 位）。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
SETBIT key offset value | 设置某个位 |
GETBIT key offset | 获取某个位 |
BITCOUNT key | 统计位为 1 的数量 |
BITOP op destkey key1 key2... | 位运算 |
特点
- 内存占用极小，适合布尔统计（签到、活跃用户）。
- 位操作 O(1)。
7. HyperLogLog
简介
- 基于概率的数据结构，用于基数统计（去重计数）。
- 占用固定内存：12KB。
- 误差：约 0.81%。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
PFADD key element1 [element2...] | 添加元素 |
PFCOUNT key | 获取基数估算值 |
PFMERGE destkey key1 key2... | 合并计数 |
特点
- 适合统计 UV（独立访问用户）。
- 不能获取具体元素，只能估算数量。
8. Geospatial（地理位置）
简介
- 基于 ZSet 实现的地理位置信息存储。
- 支持位置添加、范围查询、距离计算。
常用命令
| 命令 | 说明 | |
|---|
GEOADD key longitude latitude member | 添加位置 | |
GEODIST key member1 member2 [unit] | 距离计算 | |
| `GEORADIUS key lon lat radius m | km` | 范围查询 |
GEOPOS key member | 获取经纬度 | |
特点
- 底层用 GeoHash 编码 + ZSet 存储。
- 适合附近的人/店铺功能。
9. Stream（流）
简介
- 类似消息队列，按时间顺序存储消息。
- 支持消费组，持久化。
常用命令
| 命令 | 说明 |
|---|
XADD key * field value | 添加消息 |
XREAD COUNT n STREAMS key ID | 读取消息 |
XGROUP CREATE key groupname id | 创建消费组 |
XREADGROUP GROUP group consumer | 消费组读取 |
特点
- 适合日志流、事件流、实时数据处理。
- 消息持久化存储，支持多消费者。
10. 数据结构对比表
| 类型 | 有序性 | 可重复性 | 底层结构 | 典型应用 |
|---|
| String | 无 | 可重复 | SDS | 缓存、计数器 |
| List | 有 | 可重复 | quicklist | 消息队列 |
| Hash | 无 | field 唯一 | ziplist/hashtable | 对象存储 |
| Set | 无 | 不可重复 | intset/hashtable | 标签、去重 |
| ZSet | 按 score 排序 | 成员唯一 | skiplist+hashtable | 排行榜 |
| Bitmap | 位索引 | N/A | bit array | 签到、活跃统计 |
| HyperLogLog | N/A | N/A | HLL | UV 统计 |
| Geo | 按位置排序 | 成员唯一 | GeoHash+ZSet | 附近的人 |
| Stream | 按时间排序 | 可重复 | radix tree | 日志流 |
