Redis 不是簡單的 key-value 緩存，它更像一把“瑞士軍刀”。
只要掌握數據結構，就能把同一份內存用出 10 倍效率。
0. 開場白：為什么聊數據結構？
面試常問“Redis 有幾種數據類型？”——很多人答 5 種（String、List、Hash、Set、ZSet）。
但 Redis 7.0 源碼里已出現 9 種編碼（encoding），未來還會更多。
理解“類型 vs 編碼”是區分菜鳥與專家的第一步。
| 對外類型（type） | 內部可能編碼（encoding） | 場景關鍵字 |
|---|---|---|
| string | int、embstr、raw、sdshdr5… | 計數器、緩存 |
| list | ziplist、quicklist | 消息隊列 |
| hash | ziplist、hashtable | 對象緩存 |
| set | intset、hashtable | 去重、抽獎 |
| zset | ziplist、skiplist | 排行榜 |
| stream | rax + listpack | Kafka-lite |
| bitmap / hyperloglog / geo | 特殊緊湊編碼 | 大數據去重、LBS |
下面按使用頻率由淺入深展開。
1. String：最被低估的“全能選手”
- 底層：簡單動態字符串（SDS），預分配策略減少 80% 內存重分配。
- 三大絕技
- 緩存：SET / GET 常規操作。
- 計數器：INCR、INCRBY 原子自增，秒殺庫存必備。
- 分布式鎖：SET key value NX PX 30000 一條命令解決“SETNX + EXPIRE”非原子問題。
- 面試題：為什么 512 MB 以下都用 embstr？
答：embstr 將 redisObject 與 SDS 連續分配，一次 malloc，CPU cache 友好。
2. List：雙端隊列 & 阻塞隊列
- 編碼進化史：ziplist(<=3.2) → quicklist(4.0) → listpack(7.0)。
- 典型用法
- 棧：
LPUSH + LPOP - 隊列：
RPUSH + LPOP - 阻塞隊列：
BLPOP mylist 0（0 表示永不超時）
- 棧：
- 坑：ziplist 轉 quicklist 的閾值
list-max-ziplist-size -2，負值表示節點字節限制。
3. Hash：小對象之王
- 閾值：hash-max-ziplist-entries 512 / hash-max-ziplist-value 64。
小 Hash 用 ziplist，大 Hash 自動轉 hashtable，O(1) vs O(N) 差異巨大。 - 實戰：
單 key 管理對象字段，比多個 String 省內存 30%+。HSET user:1001 name kim age 18 HINCRBY user:1001 age 1
4. Set：無序去重 + 數學集合
- 編碼：全整數且元素 ≤ set-max-intset-entries 512 → intset，否則 hashtable。
- 花式用法
- 抽獎：
SRANDMEMBER lucky 1隨機 1 人 - 交并差：
SINTER tag:redis tag:cache找出共同標簽的文章。
- 抽獎：
5. Sorted Set：排行榜 & 延遲隊列
- 底層：skiplist + dict 雙索引，O(logN) 范圍查詢 + O(1) 成員定位。
- 排行榜
ZINCRBY rank:2025 1 player:42 ZREVRANGE rank:2025 0 9 WITHSCORES - 延遲隊列：score 存執行時間戳，用
ZRANGEBYSCORE定時輪詢即可。
6. Stream：Redis 的 Kafka
- 組成：
- 消息：
XADD mystream * field value - 消費組：
XGROUP CREATE mystream g1 $
- 消息：
- 特點：
- 消息持久化，重啟不丟。
- 支持 ACK、PEL（pending list），比 List 做隊列更可靠。
7. 三大“特種類型”
| 類型 | 命令示例 | 用途 |
|---|---|---|
| Bitmap | SETBIT uv:20250801 10086 1 | 日活統計（1 bit/用戶） |
| HyperLogLog | PFADD ip:20250801 1.1.1.1 | 去重計數，誤差 < 0.81% |
| Geo | GEOADD shops 116.397 39.909 “beijing” | 附近 5 km 門店 |
8. 內存優化 3 板斧
- 編碼對齊：
DEBUG OBJECT key看 encoding，針對性調閾值。 - 壓縮：開啟
list-compression-depth 2對中間節點壓縮。 - 短結構：小數據量用 ziplist/listpack，可把內存壓到 1/8。
9. 小結與思維導圖
Redis 數據結構 = 對外類型 + 內部編碼 + 閾值參數↓用對結構，省內存，提性能
