引言

也當過面試官，面試過不少應聘者，因為是我自己招人自己用，所以我不會看應聘者造火箭的技術有多牛比，只看擰螺絲的手藝瓷不瓷實。畢竟以後是一個整體，拖了大家後腿團隊都很難受。面試的題目一般也不會太難，就像問Redis，我只是想確認他真正用過就夠了。Redis 5種基礎數據結構和簡單操作要知道，最基本的要求，如果這個時候他會說出每種數據結構大致的應用場景，那麼這一定是加分的，起碼要比那些只會說出幾種數據結構後，在那乾瞪眼等我問下一個問題的強很多，千萬別冷場。

有想交流技術或面試經驗的可以加我VX：xinzhifu521，一定知無不言，好了就聊這麼多進入正題！

Redis基礎數據結構有哪些？

一、String（字符串）

在任何一種編程語言裡，字符串String都是最基礎的數據結構， 那你有想過Redis中存儲一個字符串都進行了哪些操作嘛？

在Redis中String是可以修改的，稱為動態字符串(Simple Dynamic String 簡稱 SDS)（快拿小本本記名詞，要考的），說是字符串但它的內部結構更像是一個 ArrayList，內部維護著一個字節數組，並且在其內部預分配了一定的空間，以減少內存的頻繁分配。

Redis的內存分配機制是這樣：

• 當字符串的長度小於 1MB時，每次擴容都是加倍現有的空間。
• 如果字符串長度超過 1MB時，每次擴容時只會擴展 1MB 的空間。

這樣既保證了內存空間夠用，還不至於造成內存的浪費，

上圖就是字符串的基本結構，其中 content 裡面保存的是字符串內容，0x\\0作為結束字符不會被計算len中。

分析一下字符串的數據結構

<code>struct SDS{
  T capacity;       //數組容量
  T len;            //實際長度
  byte flages;  //標誌位,低三位表示類型
  byte[] content;   //數組內容
}/<code>

capacity 和 len兩個屬性都是泛型，為什麼不直接用int類型？因為Redis內部有很多優化方案，為更合理的使用內存，不同長度的字符串採用不同的數據類型表示，且在創建字符串的時候 len 會和 capacity 一樣大，不產生冗餘的空間，所以String值可以是字符串、數字（整數、浮點數) 或者 二進制。

1、應用場景：

存儲key-value鍵值對，這個比較簡單不細說了

2、字符串（String）常用的命令：

<code>set   [key]  [value]   給指定key設置值（set 可覆蓋老的值）

get  [key]   獲取指定key 的值

del  [key]   刪除指定key

exists  [key]  判斷是否存在指定key

mset  [key1]  [value1]  [key2]  [value2] ...... 批量存鍵值對

mget  [key1]  [key2] ......   批量取key

expire [key]  [time]    給指定key 設置過期時間  單位秒

setex    [key]  [time]  [value]  等價於 set + expire 命令組合

setnx  [key]  [value]   如果key不存在則set 創建，否則返回0

incr   [key]           如果value為整數 可用 incr命令每次自增1

incrby  [key] [number]  使用incrby命令對整數值 進行增加 number/<code>

二、list(列表)

Redis中的list和Java中的LinkedList很像，底層都是一種鏈表結構， list的插入和刪除操作非常快，時間複雜度為 0(1)，不像數組結構插入、刪除操作需要移動數據。

像歸像，但是redis中的list底層可不是一個雙向鏈表那麼簡單。

當數據量較少的時候它的底層存儲結構為一塊連續內存，稱之為ziplist(壓縮列表)，它將所有的元素緊挨著一起存儲，分配的是一塊連續的內存；當數據量較多的時候將會變成quicklist(快速鏈表)結構。

可單純的鏈表也是有缺陷的，鏈表的前後指針 prev 和 next 會佔用較多的內存，會比較浪費空間，而且會加重內存的碎片化。在redis 3.2之後就都改用ziplist+鏈表的混合結構，稱之為 quicklist(快速鏈表)。

下面具體介紹下兩種鏈表

ziplist(壓縮列表)

先看一下ziplist的數據結構，

<code>struct ziplist{
    int32 zlbytes;            //壓縮列表佔用字節數
    int32 zltail_offset;    //最後一個元素距離起始位置的偏移量,用於快速定位到最後一個節點
    int16 zllength;            //元素個數
    T[] entries;            //元素內容
    int8 zlend;                //結束位 0xFF
}/<code>

int32 zlbytes： 壓縮列表佔用字節數 int32 zltail_offset： 最後一個元素距離起始位置的偏移量,用於快速定位到最後一個節點 int16 zllength：元素個數 T[] entries：元素內容 int8 zlend：結束位 0xFF

壓縮列表為了支持雙向遍歷，所以才會有 ztail_offset 這個字段，用來快速定位到最後一 個元素，然後倒著遍歷

entry的數據結構：

<code>struct entry{
    int prevlen;            //前一個 entry 的長度
    int encoding;            //元素類型編碼
    optional byte[] content;    //元素內容
}/<code>

entry它的 prevlen 字段表示前一個 entry 的字節長度，當壓縮列表倒著遍歷時，需要通過這 個字段來快速定位到下一個元素的位置。

1、應用場景：

由於list它是一個按照插入順序排序的列表，所以應用場景相對還較多的，例如：

• 消息隊列：lpop和rpush（或者反過來，lpush和rpop）能實現隊列的功能
• 朋友圈的點贊列表、評論列表、排行榜：lpush命令和lrange命令能實現最新列表的功能，每次通過lpush命令往列表裡插入新的元素，然後通過lrange命令讀取最新的元素列表。

2、list操作的常用命名：

<code>rpush  [key] [value1] [value2] ......    鏈表右側插入

rpop    [key]  移除右側列表頭元素，並返回該元素

lpop   [key]    移除左側列表頭元素，並返回該元素

llen  [key]     返回該列表的元素個數

lrem [key] [count] [value]  刪除列表中與value相等的元素，count是刪除的個數。 count>0 表示從左側開始查找，刪除count個元素，count<0 表示從右側開始查找，刪除count個相同元素，count=0 表示刪除全部相同的元素

(PS:   index 代表元素下標，index 可以為負數， index= 表示倒數第一個元素，同理 index=-2 表示倒數第二 個元素。)

lindex [key] [index]  獲取list指定下標的元素 （需要遍歷，時間複雜度為O(n)）

lrange [key]  [start_index] [end_index]   獲取list 區間內的所有元素 （時間複雜度為 O（n））

ltrim  [key]  [start_index] [end_index]   保留區間內的元素，其他元素刪除（時間複雜度為 O（n））/<code>

三、hash （字典）

Redis 中的 Hash和 Java的 HashMap 更加相似，都是數組+鏈表的結構，當發生 hash 碰撞時將會把元素追加到鏈表上，值得注意的是在 Redis 的 Hash 中 value 只能是字符串.

<code>hset books java "Effective java" (integer) 1
hset books golang "concurrency in go" (integer) 1
hget books java "Effective java"
hset user age 17 (integer) 1
hincrby user age 1\t#單個 key 可以進行計數 和 incr 命令基本一致 (integer) 18/<code>

Hash 和String都可以用來存儲用戶信息 ，但不同的是Hash可以對用戶信息的每個字段單獨存儲；String存的是用戶全部信息經過序列化後的字符串，如果想要修改某個用戶字段必須將用戶信息字符串全部查詢出來，解析成相應的用戶信息對象，修改完後在序列化成字符串存入。而 hash可以只對某個字段修改，從而節約網絡流量，不過hash內存佔用要大於 String，這是 hash 的缺點。

1、應用場景：

• 購物車：hset [key] [field] [value] 命令， 可以實現以用戶Id，商品Id為field，商品數量為value，恰好構成了購物車的3個要素。
• 存儲對象：hash類型的(key, field, value)的結構與對象的(對象id, 屬性, 值)的結構相似，也可以用來存儲對象。

2、hash常用的操作命令：

<code>hset  [key]  [field] [value]    新建字段信息

hget  [key]  [field]    獲取字段信息

hdel [key] [field]  刪除字段

hlen  [key]   保存的字段個數

hgetall  [key]  獲取指定key 字典裡的所有字段和值 （字段信息過多,會導致慢查詢 慎用：親身經歷 曾經用過這個這個指令導致線上服務故障）

hmset  [key]  [field1] [value1] [field2] [value2] ......   批量創建

hincr  [key] [field]   對字段值自增

hincrby [key] [field] [number] 對字段值增加number/<code>

四、set(集合)

Redis 中的 set和Java中的HashSet 有些類似，它內部的鍵值對是無序的、唯一 的。它的內部實現相當於一個特殊的字典，字典中所有的value都是一個值 NULL。當集合中最後一個元素被移除之後，數據結構被自動刪除，內存被回收。

1、應用場景：

• 好友、關注、粉絲、感興趣的人集合： sinter命令可以獲得A和B兩個用戶的共同好友； sismember命令可以判斷A是否是B的好友； scard命令可以獲取好友數量； 關注時，smove命令可以將B從A的粉絲集合轉移到A的好友集合
• 首頁展示隨機：美團首頁有很多推薦商家，但是並不能全部展示，set類型適合存放所有需要展示的內容，而srandmember命令則可以從中隨機獲取幾個。
• 存儲某活動中中獎的用戶ID ，因為有去重功能，可以保證同一個用戶不會中獎兩次。

2、set的常用命令：

<code>sadd  [key]  [value]  向指定key的set中添加元素

smembers [key]    獲取指定key 集合中的所有元素

sismember [key] [value]   判斷集合中是否存在某個value

scard [key]    獲取集合的長度

spop  [key]   彈出一個元素

srem [key] [value]  刪除指定元素/<code>

五、zset(有序集合)

zset也叫SortedSet一方面它是個 set ，保證了內部 value 的唯一性，另方面它可以給每個 value 賦予一個score，代表這個value的排序權重。它的內部實現用的是一種叫作“跳躍列表”的數據結構。

zset 可以用做排行榜，但是和list不同的是zset它能夠實現動態的排序，例如： 可以用來存儲粉絲列表，value 值是粉絲的用戶 ID，score 是關注時間，我們可以對粉絲列表按關注時間進行排序。

zset 還可以用來存儲學生的成績， value 值是學生的 ID, score 是他的考試成績。 我們對成績按分數進行排序就可以得到他的名次。

2、zset有序集合的常用操作命令：

<code>zadd [key] [score] [value] 向指定key的集合中增加元素

zrange [key] [start_index] [end_index] 獲取下標範圍內的元素列表，按score 排序輸出

zrevrange [key] [start_index] [end_index]  獲取範圍內的元素列表 ，按score排序 逆序輸出

zcard [key]  獲取集合列表的元素個數

zrank [key] [value]  獲取元素再集合中的排名

zrangebyscore [key] [score1] [score2]  輸出score範圍內的元素列表

zrem [key] [value]  刪除元素

zscore [key] [value] 獲取元素的score/<code>

總結

本文很多概念都一帶而過了，只是給大家粗略的講述一下Redis五種基礎數據結構和應用場景，旨在給小夥伴們一個面試備題的方向，後續會持續輸出Redis方面的文章，歡迎關注，咱們一起學習拿offer。

今天就說這麼多，如果本文對您有一點幫助，希望能得到您一個點贊哦

作者：程序員內點事
鏈接：https://juejin.im/post/5e7ae9635188255dd461f066

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