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Redis那些常用的数据结构到底是啥，数据库内部又是怎么组织的呢？

瞿欣合
问答
2026-01-25 23:30:37
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关于Redis的数据结构和内部组织,直接参考《Redis设计与实现》及Redis官方文档中的内容进行说明。

常用的数据结构

Redis对外直接暴露的、供用户使用的通常被称为“数据结构”或“数据类型”，主要有以下几种：

字符串（String）：这是最简单的一种类型，它不仅仅是存文本，还可以存数字（整数或浮点数），甚至是二进制的数据（比如一张图片的字节），你可以对它进行自增、自减操作，如果存的是数字的话，来源：Redis官方命令文档。
列表（List）：一个按插入顺序排序的字符串元素集合，你可以在它的头部（左边）或尾部（右边）插入新元素，很像一个双端队列，常用来做简单的消息队列（一头进，另一头出）或动态列表，来源：Redis官方命令文档。
集合（Set）：一个无序的、不重复的字符串元素集合，它支持快速的添加、删除和检查成员是否存在，并且可以方便地求多个集合的交集、并集和差集，比如可以用来存储文章的所有标签，来源：Redis官方命令文档。
有序集合（Sorted Set / ZSet）：这是Set的升级版，每个成员都会关联一个“分数”（score），一个浮点数，集合会根据这个分数从小到大进行排序，成员是唯一的，但分数可以重复，它非常适合做排行榜，比如根据用户积分排序，来源：Redis官方命令文档。
哈希（Hash）：一个键值对集合，特别适合用来存储一个对象，比如存储一个用户信息，键是用户ID，值是一个哈希结构，里面包含了“姓名”、“年龄”等字段和对应的值，它允许你单独读取或修改某个字段，非常高效，来源：Redis官方命令文档。
位图（Bitmap）和 HyperLogLog：它们本质上是基于字符串结构实现的特殊用法，位图通过操作字符串的每一个二进制位，可以极其节省空间地进行布尔统计（比如用户签到），HyperLogLog则是一种用于估算海量数据基数（去重后数量）的概率算法结构，只需要很小的内存，来源：Redis官方命令文档中对BIT和PF命令的介绍。

数据库内部的组织方式

Redis内部如何管理这些数据,可以参考《Redis设计与实现》一书中的详细描述：

数据库实例：一个Redis服务器默认会创建16个逻辑数据库（编号0-15），你可以用SELECT命令切换，每个数据库都是一个独立的命名空间，互不干扰。
关键结构：字典：Redis数据库内部最核心的组织结构是一个名为“字典”或“哈希表”的东西，你可以把它想象成一个巨大的、可以快速查找的索引，这个字典的“键”就是用户设置的字符串键（比如user:1001），而字典的“值”则是一个指向具体数据对象的指针，来源：《Redis设计与实现》第4章。
数据对象的结构：上面字典里存的“值”指针，指向的是一个统一的结构体，在源码里叫redisObject，这个结构体包含了几个重要信息：
- 类型（type）：标明这个对象是字符串、列表、哈希等五种基本类型中的哪一种。
- 编码（encoding）：这是内部实现的关键，它指明了这个数据对象底层实际用什么数据结构存储，同一种数据类型，在不同条件下，可能会采用不同的编码来节省空间或提升效率。
- 指向底层数据的指针（ptr）：真正存储数据的地方。
- 其他信息：如引用计数（用于内存回收）、最后一次被访问的时间（用于LRU淘汰算法）等，来源：《Redis设计与实现》第2章。
编码的灵活性（关键所在）：这是理解Redis内部组织的重点。
- 一个字符串，如果它是数字，可能用整数编码存储；如果是短字符串，就用一种叫“简单动态字符串”的结构；如果是大字符串，可能用其他方式。
- 一个列表，如果元素少且小，会用一种紧凑的“压缩列表”顺序存储，以节省内存；当元素变多或变大时，会自动转换成标准的双向链表。
- 一个哈希或有序集合，在元素较少时也使用“压缩列表”，超过阈值后，哈希会转换成真正的哈希表，有序集合会转换成“跳跃列表+字典”的混合结构。这种编码转换对用户是完全透明的，由Redis在后台自动完成，目的是在内存效率和操作速度之间取得最佳平衡，来源：《Redis设计与实现》第2、6、7、8章。
键的过期管理：Redis允许为键设置生存时间，它内部通过另一个字典来存储键到过期时间的映射，它采用惰性删除（用到时才检查是否过期）加定期抽样删除的策略来清理过期键，以避免集中删除对性能的影响，来源：《Redis设计与实现》第9章。
持久化时的组织：当进行RDB快照持久化时，Redis会遍历数据库字典，将键和经过序列化的值按格式保存到文件，当进行AOF日志持久化时，Redis会将每一个修改数据的命令记录到文件，恢复时重新执行这些命令，在AOF重写时，Redis会读取当前数据库的状态，反向构造出最简洁的命令序列，来源：《Redis设计与实现》第10、11章。