Redis是一种开源的使用ANSI C编写的、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库,并提供多种语言的API。它通常被称为数据结构服务器,因为值(value)可以是字符串(string)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(sets)、有序集合(sorted sets)等类型。随着Redis版本的更新,Redis支持的数据类型不断丰富,下面将详细介绍最新的Redis支持的数据类型及其内部原理。
String类型
String是Redis中最基本的数据类型,一个key对应一个value。这个value是字符串,它是二进制安全的,这意味着它支持序列化,可以包含任何数据,例如jpg图片或者序列化的对象等。在Redis中,一个字符串value最多可以是512MB。
List类型
Redis的List是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。由于List的插入是有顺序的,因此它可以在一个key中存储多个数据,并且这些数据是按照存入数据时指定规则的顺序来存储的。因此,List类型常被用于需要体现一定顺序性的场景,例如朋友圈的点赞显示顺序或者知乎的粉丝显示顺序。此外,List还可以作为消息队列使用。List的底层是一个双端链表,因此它可以快速地在两端插入元素,并且支持插入2^32 - 1个元素,即超过40亿个元素。
Hash类型
Redis的Hash是一个String类型的field和value的映射表,特别适合用于存储对象。在Redis中,每个Hash可以存储2^32 - 1个键值对,即超过40亿个键值对。Hash类型在底层使用了ZipList和HashTable两种数据结构来实现。当Hash包含的字段和值较少时,Redis会选择使用ZipList作为内部实现,以节省内存空间;当Hash包含的字段和值较多时,Redis则会选择使用HashTable。
Set类型
Redis的Set是String类型的无序集合,集合成员唯一。Set集合是通过哈希表实现的,因此它的添加、删除、查找的复杂度都是O(1)。在Redis中,Set集合中的最大成员数为2^32 - 1个,即超过40亿个。此外,当Set类型只包含整数类型的数据,并且元素数量较少(小于512个)时,Redis会使用intset作为Set类型的内部编码,这是一种紧凑的、压缩的整数集合结构,可以节省内存空间。而当Set类型包含字符串类型或者元素数量较多时,Redis则会使用hashtable作为Set类型的内部编码。
ZSet类型
Redis的ZSet和Set一样,也是String类型元素的集合,且不允许出现重复的元素。与Set不同的是,ZSet集合的每个元素都会关联一个double类型的分数,Redis会根据这个分数为集合中的元素进行从小到大的排序。ZSet集合的成员是唯一的,但是Score分数可以相同。由于ZSet集合也是通过哈希表实现的,因此它的添加、删除、查找的复杂度也都是O(1),最大成员数也是2^32 - 1个。
GEO类型
Redis的GEO主要用于存储地理位置信息,并对存储的信息进行操作。这些操作包括添加地理位置的坐标、获取地理位置的坐标、计算两个位置之间的距离,以及根据用户给定的经纬度坐标来获取指定范围内的地理位置集合。
HyperLogLog类型
HyperLogLog是用来做基数统计的算法,它的优点在于输入元素的数量或体积很大时,计算基数所需的空间总是固定且很小。在Redis中,每个HyperLogLog键只需要花费12KB内存,就可以计算接近2^64个不同元素的基数。然而,需要注意的是,由于HyperLogLog只会根据输入元素计算基数,而不会存储输入元素本身,因此它不能像集合那样返回输入的各个元素。
Bitmap类型
Bitmap是由0和1状态表示的二进制位的bit数组,常用于处理大量布尔值的数据。
Bitfield类型
Bitfield类型允许通过bitfield命令一次性操作多个比特域(连续的多个比特位),它可以执行一系列操作并返回一个响应数组,数组中的元素对应参数列表中的相应操作的执行结果。
Stream类型
Stream类型是Redis 5.0版本新增加的数据结构,主要用于消息队列(Message Queue)。与Redis本身提供的发布订阅(pub/sub)实现消息队列的功能相比,Stream类型提供了更多的灵活性和功能。
总结
以上就是Redis支持的数据类型及其内部原理的详细介绍。每种数据类型都有其特定的使用场景和优势,开发者可以根据实际需求选择适合的数据类型来存储和操作数据。