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Redis底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)探秘：dict、ziplist與quicklist的深度剖析
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Redis作為一款高性能的鍵值對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅能提高存儲(chǔ)效率，還能降低內(nèi)存使用，在Redis中，常用的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有dict（字典）、ziplist（壓縮列表）和quicklist（快速列表），本文將詳細(xì)講解這三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理及其在Redis中的應(yīng)用。
dict（字典）
1、基本概念
dict是Redis中實(shí)現(xiàn)鍵值對(duì)存儲(chǔ)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，類似于Java中的HashMap，它是一個(gè)基于哈希表的字典實(shí)現(xiàn)，通過(guò)哈希函數(shù)將鍵映射到桶（bucket）上，以實(shí)現(xiàn)快速的鍵值對(duì)查找。
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
dict主要由以下幾個(gè)部分組成：
（1）哈希表：用于存儲(chǔ)鍵值對(duì)。
（2）哈希表節(jié)點(diǎn)：存儲(chǔ)鍵值對(duì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
（3）哈希表大?。汗１碇械耐皵?shù)量。
（4）哈希表掩碼：用于計(jì)算鍵在哈希表中的位置。
（5）rehash索引：用于漸進(jìn)式rehash。
3、漸進(jìn)式rehash
當(dāng)哈希表的負(fù)載因子（鍵數(shù)量/桶數(shù)量）超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，Redis會(huì)進(jìn)行rehash操作，即對(duì)哈希表進(jìn)行擴(kuò)容，為了避免一次性rehash導(dǎo)致的性能問(wèn)題，Redis采用了漸進(jìn)式rehash。
漸進(jìn)式rehash的過(guò)程如下：
（1）為哈希表分配一個(gè)新的桶數(shù)組，其容量是原桶數(shù)組的兩倍。
（2）將rehash索引初始化為0。
（3）在每次哈希表操作時(shí)（如查詢、更新、刪除等），將rehash索引對(duì)應(yīng)的桶遷移到新桶數(shù)組。
（4）當(dāng)所有桶遷移完成后，將rehash索引設(shè)置為-1，表示rehash操作完成。
4、應(yīng)用場(chǎng)景
dict在Redis中的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，如數(shù)據(jù)庫(kù)中的鍵值對(duì)存儲(chǔ)、事務(wù)中的watched keys等。
ziplist（壓縮列表）
1、基本概念
ziplist是一種壓縮存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)字符串或整數(shù)，它通過(guò)一系列特殊編碼的連續(xù)內(nèi)存塊來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以減少內(nèi)存使用。
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
ziplist主要由以下幾個(gè)部分組成：
（1）zlbytes：壓縮列表的字節(jié)數(shù)。
（2）zltail：壓縮列表尾元素距離壓縮列表起始地址的偏移量。
（3）zllen：壓縮列表中的元素?cái)?shù)量。
（4）entryX：壓縮列表中的元素。
3、特點(diǎn)
ziplist具有以下特點(diǎn)：
（1）內(nèi)存緊湊：ziplist通過(guò)特殊編碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，使得內(nèi)存利用率更高。
（2）查找效率：由于ziplist是連續(xù)存儲(chǔ)的，所以查找效率較低。
（3）修改效率：插入、刪除操作需要移動(dòng)大量數(shù)據(jù)，效率較低。
4、應(yīng)用場(chǎng)景
ziplist在Redis中的應(yīng)用場(chǎng)景包括：
（1）列表類型的部分場(chǎng)景。
（2）哈希類型的部分場(chǎng)景。
quicklist（快速列表）
1、基本概念
quicklist是Redis 3.2版本引入的一種新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)由多個(gè)ziplist組成的雙向鏈表。
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
quicklist主要由以下幾個(gè)部分組成：
（1）quicklistNode：鏈表節(jié)點(diǎn)，包含一個(gè)ziplist。
（2）count：鏈表中的元素?cái)?shù)量。
（3）fill：ziplist的填充因子，用于控制內(nèi)存使用和性能之間的平衡。
（4）compress：壓縮深度，用于控制quicklist的壓縮程度。
3、特點(diǎn)
quicklist具有以下特點(diǎn)：
（1）內(nèi)存使用：由于quicklist是由多個(gè)ziplist組成的，內(nèi)存使用相對(duì)較小。
（2）查找效率：quicklist可以通過(guò)雙向鏈表快速定位到指定節(jié)點(diǎn)，查找效率較高。
（3）修改效率：quicklist在鏈表兩端進(jìn)行插入、刪除操作時(shí)，效率較高。
4、應(yīng)用場(chǎng)景
quicklist在Redis中的應(yīng)用場(chǎng)景主要是列表類型的實(shí)現(xiàn)。
本文詳細(xì)介紹了Redis中的三種底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：dict、ziplist和quicklist，dict作為鍵值對(duì)存儲(chǔ)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有高效的查找和更新性能；ziplist通過(guò)特殊編碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提高了內(nèi)存利用率；quicklist則結(jié)合了ziplist和雙向鏈表的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高性能的列表存儲(chǔ)，了解這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有助于我們更好地優(yōu)化Redis性能和內(nèi)存使用。
網(wǎng)站標(biāo)題：Redis底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之dict、ziplist、quicklist詳解
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