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Redis系列学习文章分享---第十六篇(Redis原理1篇--Redis数据结构-动态字符串,insert,Dict,ZipList,QuickList,SkipList,RedisObject)

Redis系列学习文章分享---第十六篇(Redis原理1篇--Redis数据结构-动态字符串,insert,Dict,ZipList,QuickList,SkipList,RedisObject)

Redis原理篇–数据结构

01. Redis原理篇课程介绍

在这个课程中,我们将深入探讨Redis的数据结构,包括动态字符串、intset、Dict、ZipList、QuickList、SkipList等,以及RedisObject的相关概念和实现原理。

02. Redis数据结构-动态字符串

动态字符串是Redis中常用的字符串表示方法,其长度可以动态变化,便于内存的动态分配和释放。动态字符串采用了预分配空间和惰性释放策略,保证了性能和空间的有效利用。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 设置键值对
r.set('name', 'Alice')

# 获取值
value = r.get('name')
print(value)
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03. Redis数据结构-intset

intset是一种特殊的有序集合,用于存储整数值,采用了压缩列表的形式进行存储,可以在O(1)时间内完成插入、删除和查找操作,适用于存储较小范围的整数集合。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 添加整数元素到集合
r.sadd('numbers', 1, 2, 3, 4, 5)

# 获取集合中的元素
members = r.smembers('numbers')
print(members)
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04. Redis数据结构-Dict

Dict是Redis中的哈希表实现,用于存储键值对数据,采用了数组+链表的形式进行存储,可以在O(1)时间内完成插入、删除和查找操作,适用于存储大量的键值对数据。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 添加键值对到哈希表
r.hset('user', 'name', 'Alice')
r.hset('user', 'age', 30)

# 获取哈希表中的值
name = r.hget('user', 'name')
age = r.hget('user', 'age')
print(name, age)
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05. Redis数据结构-Dict的渐进式rehash

Dict的渐进式rehash是Redis中对Dict进行扩容的一种方式,采用了分阶段的方式进行数据迁移,保证了在扩容过程中的数据一致性和性能稳定性。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 设置哈希表最大元素数量
r.config_set('hash-max-ziplist-entries', 512)
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06. Redis数据结构-ZipList

ZipList是Redis中的压缩列表实现,用于存储列表和哈希数据,采用了紧凑存储的方式,可以在较小的内存空间中高效地存储大量数据。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 将值添加到列表
r.lpush('numbers', 1, 2, 3, 4, 5)

# 获取列表中的值
values = r.lrange('numbers', 0, -1)
print(values)
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07. Redis数据结构-ZipList的连锁更新问题

ZipList的连锁更新问题是指在插入、删除元素时可能触发连锁更新,导致性能下降和内存碎片问题,需要合理选择数据结构和操作方式来避免这一问题。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 获取列表中的值
values = r.lrange('numbers', 0, -1)
print(values)
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08. Redis数据结构-QuickList

QuickList是Redis中的快速列表实现,采用了多个压缩列表进行存储,可以在O(1)时间内完成插入、删除和查找操作,适用于存储大量的列表数据。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 将值添加到列表
r.rpush('numbers', 1, 2, 3, 4, 5)

# 获取列表中的值
values = r.lrange('numbers', 0, -1)
print(values)
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09. Redis数据结构-SkipList

SkipList是Redis中的跳跃表实现,用于有序集合的存储和查询,采用了多级索引的方式,可以在O(logN)时间内完成插入、删除和查找操作,适用于高效地处理有序集合数据。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 将值添加到有序集合
r.zadd('scores', {'Alice': 100, 'Bob': 90, 'Charlie': 80})

# 获取有序集合中的值
scores = r.zrange('scores', 0, -1, withscores=True)
print(scores)
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10. Redis数据结构-RedisObject

RedisObject是Redis中的对象表示,用于存储和操作各种数据结构,包括字符串、列表、哈希、集合、有序集合等,采用了共享对象和引用计数的方式,实现了高效的内存管理和数据操作。

示例代码

# Python 示例代码
import redis

# 连接 Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 设置字符串值
r.set('name', 'Alice')

# 获取字符串值
value = r.get('name')
print(value)
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结语

本文介绍了Redis中常用的数据结构,包括动态字符串、intset、Dict、ZipList、QuickList、SkipList等,以及RedisObject的相关概念和实现原理。这些数据结构在Redis中发挥着重要的作用,对于理解Redis的内部原理和优化应用具有重要意义。

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