Redis那些数据结构到底是咋回事，数据库内部结构也别忽视了

说到Redis，很多人知道它快，但为啥能这么快？光说它是内存数据库可不够，得扒开它的内脏看看它那些好用的数据结构和内部的小九九，这些东西可不是花架子,而是实打实让它飞起来的原因。

聊聊它那些花里胡哨的数据结构。

你别看Redis像个简单的键值对仓库，它的“值”可是能变很多戏法的,这跟咱们平常遇到的HashMap那种只能存个字符串或者数字完全不是一回事。

最基础的当然是String（字符串），这可不是普通的字符串，Redis的字符串是“动态”的，可以自己扩容，你存个“hello”，它能存；你一下子改成“hello world”，它也能在后台悄咪咪地调整空间接住，不用你操心，它还能对数字进行自增自减操作，比如用来做文章阅读量、点赞数，一个命令就搞定，原子性的，不用担心并发出问题,来源参考自Redis官方文档对String类型的描述。

接着是List（列表），你可以把它想象成一个排队的队伍，但这个队伍很神奇，队头队尾都能进也能出，所以它既能当队列用（先进先出），也能当栈用（后进先出），比如可以用来做消息队列，生产者从左边推进消息，消费者从右边取出消息，或者记录用户最新的10条浏览记录，新的从左边推进,如果超过10条就把最老的从右边踢掉。

Hash（哈希） 这个就厉害了，它特别适合存对象，比如一个用户信息，有姓名、年龄、城市，如果你用String存，得序列化成JSON字符串，改个年龄得整个读出来、解析、修改、再序列化存回去，麻烦又耗资源，但用Hash，你可以直接把用户ID作为键，这个Hash里面分别设置field为name、age、city来存对应的值，这样要改年龄，直接单独改age这个field就行了，贼方便,来源参考自Redis官方文档对Hash类型的描述。

Set（集合） 最大的特点就是里面的元素都不重复，而且支持一堆数学意义上的集合操作，比如求两个集合的交集、并集、差集，这有啥用？比如你想给文章打标签，一篇文章可能有“科技”、“编程”、“Redis”好几个标签，用Set存就能保证标签不重复，更绝的是，你想找同时对“科技”和“编程”都感兴趣的用户，直接对两个Set求个交集，结果立马就出来了，这要是用关系型数据库，得写个JOIN查询,慢多了。

还有个升级版的Set，叫Sorted Set（有序集合），它给每个元素都绑定了一个分数（score），然后根据这个分数来给元素从小到大排序，这简直就是为排行榜量身定做的，比如游戏玩家积分榜，玩家ID是元素，积分就是分数，你要取前十名？一个命令搞定，甚至还能查某个玩家排第几名，范围查询分数在100到200之间的玩家，都非常高效，来源参考自《Redis设计与实现》一书中对有序集合的讲解。

光有这些好用的数据结构还不够，数据库本身内部也得有料。

Redis处理那么快的另一个核心秘密是：它干活基本上都在内存里，数据主要放在内存中，读写操作就是直接操作内存，这速度比去硬盘上找数据快了成千上万倍，那你肯定要问了，断电了数据不就没了吗？Redis也有办法，它支持持久化，就是定期或者满足条件时，把内存里的数据拍个快照（RDB方式）或者把所有写命令记录到一个日志文件（AOF方式）里存到硬盘上，这样即使断电重启，也能从硬盘上把数据恢复回来,在速度和持久化之间找了个平衡。

还有一个容易被忽视但至关重要的点是，Redis是单线程处理命令的，啥意思？就是说，虽然它网络IO等等可以用多线程，但真正执行你发过来的SET、GET这些命令的核心模块，只有一个线程在干活，这听起来好像是缺点，但其实是个巨大的优点，因为它避免了多线程之间为了争抢数据而带来的锁的麻烦，大大简化了实现，保证了每个操作的原子性，不会出现数据错乱，由于数据在内存里，操作飞快，就算单线程也能轻松处理每秒数十万次的请求,这个单线程模型的说明在多篇技术分析文章中被广泛讨论和引用。

Redis的快，是“好用数据结构”和“精巧内部设计”双管齐下的结果，数据结构让你能用最自然、最高效的方式去建模你的数据，而内存存储、单线程模型这些内部机制则保证了操作这些数据时的极致速度，这两者结合在一起,才造就了Redis这个性能怪兽。