Redis 数据结构详解（基于 6.0.10 版本）
Redis 作为高性能键值数据库，支持多种丰富的数据结构，每种结构都有独特的底层实现和适用场景。本文从底层编码、核心命令到应用场景，全面解析 Redis 的 8 种核心数据结构：String、List、Set、Hash、Zset、Bitmaps、HyperLogLogs 和 GEO。
Redis 对象模型（redisObject）
Redis 中所有值都会被包装为 redisObject 结构体，通过 type 标识数据类型，encoding 指定底层存储方式，实现灵活的内存优化：
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| typedef struct redisObject {
unsigned type:4;
unsigned encoding:4;
unsigned lru:LRU_BITS;
int refcount;
void *ptr;
} robj;
|
核心数据结构详解
1. String（字符串）
特点：单键单值，可变字节数组，支持字符串、整数、二进制数据（最大 512MB）。
底层编码：
int：存储 64 位整数（如 set num 123）。embstr：存储短字符串（≤44 字节），连续内存分配（redisObject + SDS 同块内存）。raw：存储长字符串（>44 字节），独立内存分配（redisObject 和 SDS 分开）。
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| 127.0.0.1:6379> set test_int 1
OK
127.0.0.1:6379> object encoding test_int
"int"
127.0.0.1:6379> set test_raw zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
OK
127.0.0.1:6379> strlen test_raw
(integer) 44
127.0.0.1:6379> object encoding test_raw
"embstr"
127.0.0.1:6379> set test_raw zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
OK
127.0.0.1:6379> object encoding test_raw
"raw"
127.0.0.1:6379> strlen test_raw
(integer) 45
# 查看key的内部结构和编码等信息
>debug object k4
Value at:0x7ffc97c044f0 refcount:1 encoding:embstr serializedlength:3 lru:11351195 lru_seconds_idle:5363
|
embstr和raw两种编码的区别
embstr编码用于保存短字符串，与raw编码一样，都是使用redisObject结构和sdshdr结构来表示字符串对象，但是raw编码会调用两次内存分配函数来分别创建redisObject结构和sdshdr结构，两个对象在内存地址上是不连续的；而embstr编码则通过调用一次内存分配函数来分配一块连续的内存空间，空间中依次包含redisObject和sdshdr两个结构
底层实现：基于 SDS（简单动态字符串），记录长度（len）和容量（alloc），避免 C 字符串的缺陷（如 O (n) 长度计算）：
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| struct sdshdr8 {
uint8_t len;
uint8_t alloc;
unsigned char flags;
char buf[];
};
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扩容：当字符串长度小于1M时，扩容是现有空间进行加倍；当字符串长度超过1M，扩容只会多扩1M的空间。且字符串最长为512M
核心命令：
- 设值：
set key value、setex key 3600 val（过期时间）、setnx key val（不存在时设值）。
- 取值：
get key、mget key1 key2（批量获取）。
- 修改：
append key suffix（追加）、setrange key 0 "new"（替换部分字符）。
- 计数：
incr key（自增）、decrby key 5（减 5）。