Redis 是什么？
Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的键值存储系统，同时也是一个数据结构服务器。它支持持久化、主从复制、事务等功能，并提供了丰富的数据结构，使其不仅仅是简单的键值存储。
Redis 主要数据结构及详细介绍
1. 字符串（String）
- 存储形式：二进制安全的字符串，最大512MB
- 特点：
- 可以存储文本、数字（整数/浮点数）或二进制数据
- 对数字类型支持原子递增/递减操作
- 可设置过期时间
- 常用命令：
SET,GET,INCR,DECR,APPEND,GETRANGE - 内部编码：
int：存储8字节长整型embstr：小于等于44字节的字符串raw：大于44字节的字符串
使用场景：
- 缓存HTML片段、用户信息
- 计数器（文章阅读量、点赞数）
- 分布式锁（SET命令配合NX参数）
- 会话存储（Session）
- 限流器（INCR + EXPIRE）
2. 哈希（Hash）
- 存储形式：键值对集合，类似于编程语言中的Map
- 特点：
- 适合存储对象
- 可单独操作某个字段，无需读取整个对象
- 每个哈希最多可存储 2^32 - 1 个字段-值对
- 常用命令：
HSET,HGET,HGETALL,HMSET,HDEL,HINCRBY - 内部编码：
ziplist：元素数量小于512且所有值小于64字节hashtable：不满足ziplist条件时使用
使用场景：
- 存储用户信息（用户名、邮箱、年龄等）
- 商品信息存储
- 配置项管理
- 对象属性频繁部分更新的场景
3. 列表（List）
- 存储形式：双向链表（但底层实现是quicklist）
- 特点：
- 按插入顺序排序
- 可从两端插入/弹出元素
- 支持阻塞式弹出（BLPOP/BRPOP）
- 常用命令：
LPUSH,RPUSH,LPOP,RPOP,LRANGE,BLPOP - 内部编码：
ziplist：元素数量小于512且所有元素小于64字节linkedlist：不满足ziplist条件时（Redis 3.2之前）quicklist：Redis 3.2之后，ziplist的链表组合
使用场景：
- 消息队列（LPUSH + RPOP）
- 最新消息排行（如朋友圈时间线）
- 记录用户最近操作
- 实现栈（LPUSH + LPOP）或队列（LPUSH + RPOP）
4. 集合（Set）
- 存储形式：无序的字符串集合，元素不重复
- 特点：
- 自动去重
- 支持集合运算（并集、交集、差集）
- 可随机获取元素
- 常用命令：
SADD,SMEMBERS,SINTER,SUNION,SISMEMBER,SRANDMEMBER - 内部编码：
intset：所有元素都是整数且元素数量小于512hashtable：不满足intset条件时
使用场景：
- 标签系统（用户标签、文章标签）
- 共同好友/共同关注（SINTER）
- 抽奖系统（SRANDMEMBER）
- 数据去重（爬虫URL去重）
5. 有序集合（Sorted Set / ZSet）
- 存储形式：元素唯一，每个元素关联一个分数（score），按分数排序
- 特点：
- 元素不重复，但分数可重复
- 可按分数范围或成员获取数据
- 支持排名操作
- 常用命令：
ZADD,ZRANGE,ZREVRANGE,ZRANGEBYSCORE,ZRANK,ZSCORE - 内部编码：
ziplist：元素数量小于128且所有元素小于64字节skiplist+dict：不满足ziplist条件时
使用场景：
- 排行榜（游戏分数排行、热度排行）
- 带权重的消息队列（分数代表优先级）
- 范围查找（如查找价格在100-200的商品）
- 延时队列（时间戳作为分数）
6. 位图（Bitmap）
- 存储形式：本质是字符串，但提供位操作
- 特点：
- 非常节省空间（1亿用户在线状态只需约12MB）
- 支持位运算（AND, OR, XOR, NOT）
- 常用命令：
SETBIT,GETBIT,BITCOUNT,BITOP - 底层实现：SDS（简单动态字符串）
使用场景：
- 用户在线状态统计
- 用户签到记录
- 活跃用户统计（DAU/MAU）
- 布隆过滤器（配合使用）
7. HyperLogLog
- 存储形式：专门用于基数统计（估算集合中不重复元素数量）
- 特点：
- 极小的内存占用（每个约12KB）
- 0.81%的标准误差率
- 只能统计，不能获取具体元素
- 常用命令：
PFADD,PFCOUNT,PFMERGE
使用场景：
- 网站UV统计
- 大规模去重计数（如搜索关键词去重）
8. 地理空间索引（GEO）
- 存储形式：基于有序集合实现，存储经纬度信息
- 特点：
- 支持添加、计算距离、查找附近位置
- 底层使用Geohash编码
- 常用命令：
GEOADD,GEODIST,GEORADIUS,GEOHASH
使用场景：
- 附近的人/商家
- 地理位置搜索
- 配送距离计算
9. 流（Stream）
- 存储形式：类似日志的数据结构（Redis 5.0+）
- 特点：
- 支持多消费者组
- 消息可持久化，支持ACK确认
- 类似Kafka的消息队列
- 常用命令：
XADD,XREAD,XREADGROUP,XRANGE
使用场景：
- 消息队列（比List更强大的功能）
- 事件溯源
- 日志收集
数据结构选择指南
| 需求场景 | 推荐数据结构 | 理由 |
|---|---|---|
| 简单键值缓存 | String | 简单高效，支持过期 |
| 存储对象 | Hash | 可单独操作字段，节省网络传输 |
| 消息队列 | List 或 Stream | List简单，Stream功能更完整 |
| 排行榜 | Sorted Set | 天然支持排序和范围查询 |
| 标签系统 | Set | 自动去重，支持集合运算 |
| 签到统计 | Bitmap | 极致节省空间 |
| UV统计 | HyperLogLog | 内存占用极小 |
| 附近的人 | GEO | 专门的地理位置功能 |
| 去重统计 | Set 或 HyperLogLog | Set精确，HyperLogLog节省空间 |
最佳实践建议
- 小对象优化：对于小的Hash、List等，Redis会使用ziplist等紧凑编码节省内存
- 避免大Key：单个String不超过10KB，集合元素不超过5000
- 合理设置过期时间：防止内存泄漏
- 选择合适编码：了解数据结构内部编码，根据数据特征优化
- Pipeline批量操作：减少网络往返时间
Redis的强大之处在于数据结构丰富且操作原子性，选择合适的结构可以大幅简化业务逻辑并提升性能。
