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String（字符串）
底層實現(xiàn)細(xì)節(jié)：
- 動態(tài)字符串（SDS）: SDS相比于C語言的原生字符串，提供了自動內(nèi)存管理和預(yù)分配機制。當(dāng)字符串長度增加時，SDS會預(yù)先分配額外的空間，以減少內(nèi)存重新分配的次數(shù)。
- EMBSTR編碼: 在Redis 3.2之后，對于小字符串（長度小于44字節(jié)），引入了EMBSTR編碼。這種編碼將字符串和長度信息一起存儲在一個連續(xù)的內(nèi)存塊中，以減少內(nèi)存碎片和分配次數(shù)。
使用場景細(xì)節(jié)：
- 存儲簡單的文本數(shù)據(jù)。
- 存儲JSON格式的數(shù)據(jù)。
- 存儲序列化后的對象。
List（列表）
底層實現(xiàn)細(xì)節(jié)：
- ziplist（壓縮列表）: 當(dāng)列表元素較少且元素本身較小時，Redis使用ziplist。ziplist是一種緊湊的、連續(xù)的內(nèi)存布局，可以存儲多個元素。每個元素由前一個元素的大小、元素內(nèi)容和元素類型組成。
- linkedlist（雙向鏈表）: 當(dāng)列表元素較多或元素本身較大時，Redis使用linkedlist。雙向鏈表提供了快速的插入和刪除操作。
使用場景細(xì)節(jié)：
- 作為消息隊列，按插入順序處理消息。
- 存儲文章或新聞列表，按發(fā)布時間排序。
- 存儲用戶關(guān)注列表或好友列表。
Hash（哈希）
底層實現(xiàn)細(xì)節(jié)：
- 哈希表（hashtable）: Redis的哈希表使用開放尋址法解決哈希沖突。每個桶包含一個鏈表，用于存儲具有相同哈希值的鍵值對。當(dāng)哈希表需要擴展時（負(fù)載因子超過一定閾值），Redis會創(chuàng)建一個更大的哈希表，并將原哈希表中的數(shù)據(jù)重新哈希到新的哈希表中。
使用場景細(xì)節(jié)：
- 存儲對象的屬性，如用戶信息、商品詳情等。
- 實現(xiàn)緩存系統(tǒng)，將鍵映射到值。
Set（集合）
底層實現(xiàn)細(xì)節(jié)：
- intset（整數(shù)集合）: 當(dāng)集合只包含整數(shù)且元素個數(shù)較少時，Redis使用intset。intset是一種緊湊的存儲方式，直接存儲整數(shù)值，而不需要額外的鍵。
- hashtable（哈希表）: 當(dāng)集合包含非整數(shù)元素或元素個數(shù)較多時，Redis使用hashtable。
使用場景細(xì)節(jié)：
- 實現(xiàn)去重功能。
- 執(zhí)行集合運算，如交集、并集和差集。
- 存儲標(biāo)簽或興趣列表。
Zset（有序集合）
底層實現(xiàn)細(xì)節(jié)：
- skiplist（跳躍表）: 跳躍表是一種可以進行二分查找的有序鏈表。它通過在鏈表中添加多級索引來提高查找效率。在Zset中，跳躍表用于按分?jǐn)?shù)對元素進行排序。
- hashtable（哈希表）: 哈希表用于存儲元素到分?jǐn)?shù)的映射關(guān)系，以便在O(1)時間復(fù)雜度內(nèi)獲取元素的分?jǐn)?shù)。
使用場景細(xì)節(jié)：
- 實現(xiàn)排行榜，按分?jǐn)?shù)從高到低排序。
- 存儲按權(quán)重排序的列表，如搜索引擎中的關(guān)鍵詞權(quán)重。
- 實現(xiàn)范圍查詢，如查找分?jǐn)?shù)在某個范圍內(nèi)的元素。
通過這些詳細(xì)的底層實現(xiàn)和使用場景，我們可以看到Redis是如何在滿足性能需求的同時，盡可能地節(jié)省內(nèi)存空間的。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和底層實現(xiàn)在不同的使用場景下都有其優(yōu)勢和適用性。