目录
[1. 核心定义](#1. 核心定义)
[2. 底层实现](#2. 底层实现)
[3. 关键特性](#3. 关键特性)
[4. 核心命令](#4. 核心命令)
[5. 典型应用](#5. 典型应用)
[1. 核心定义](#1. 核心定义)
[2. 底层实现](#2. 底层实现)
[3. 关键特性](#3. 关键特性)
[4. 核心命令](#4. 核心命令)
[5. 典型应用](#5. 典型应用)
[1. 核心定义](#1. 核心定义)
[2. 底层实现](#2. 底层实现)
[3. 关键特性](#3. 关键特性)
[4. 核心命令](#4. 核心命令)
[5. 典型应用](#5. 典型应用)
[1. 核心定义](#1. 核心定义)
[2. 底层实现](#2. 底层实现)
[3. 关键特性](#3. 关键特性)
[4. 核心命令](#4. 核心命令)
[5. 典型应用](#5. 典型应用)
[五、Sorted Set（有序集合）：按分数排序的唯一集合](#五、Sorted Set（有序集合）：按分数排序的唯一集合)
[1. 核心定义](#1. 核心定义)
[2. 底层实现](#2. 底层实现)
[3. 关键特性](#3. 关键特性)
[4. 核心命令](#4. 核心命令)
[5. 典型应用](#5. 典型应用)
Redis 五种核心数据结构（String、Hash、List、Set、Sorted Set）是其高性能特性的核心载体，覆盖从简单缓存到复杂业务场景的需求。以下从核心定义、底层实现、关键特性、核心命令、典型应用五个维度，进行结构化知识点梳理，便于快速理解与记忆。
一、String（字符串）：最基础的键值存储
1. 核心定义
- Redis 最基础的数据结构，对外表现为"键-值"对，值支持字符串、整数（64位有符号）、浮点数、二进制数据（如图片流）。
- 是构建复杂功能的"原子单元"，其他数据结构的元素本质也多为 String 类型。
2. 底层实现
依赖 SDS（Simple Dynamic String，动态字符串） 结构，解决 C 语言原生字符串缺陷，编码随值的类型/长度动态切换：
|----------|---------------------------|------------------------------------|
| 编码类型 | 适用场景 | 核心优势 |
| int | 值为 64 位有符号整数 | 直接存整数，支持 INCR/DECR 原子操作，内存占用最小 |
| embstr | 字符串长度 ≤ 44 字节（Redis 6.0+） | 键对象与 SDS 数据同块内存，减少碎片 |
| raw | 字符串长度 > 44 字节 | 键与 SDS 分开存储，支持动态扩容，适合长字符串 |
3. 关键特性
- 操作性能：所有操作（增删改查）均为 O(1) 时间复杂度。
- 功能扩展：支持整数原子增减、字符串拼接/截取、二进制安全存储。
4. 核心命令
|-----------------------------|------------------|--------------------------------|
| 命令 | 功能 | 示例 |
| SET key value [EX 秒] [NX] | 设置键值（可选过期/不存在才设） | SET user:name Alice EX 3600 |
| GET key | 获取值 | GET user:name |
| INCR/DECR key | 整数原子加/减 1 | INCR user:age |
| APPEND key value | 字符串拼接 | APPEND user:info " gender:女" |
5. 典型应用
- 缓存热点数据（如商品详情、用户信息）；
- 计数器（文章阅读量、接口调用次数）；
- 分布式锁（基于
SET NX EX实现）； - Session 存储（分布式系统跨服务共享）。
二、Hash（哈希）：键值对的集合
1. 核心定义
- 二级结构："键-（字段 field - 值 value）"，一个 Hash 键可包含多个 field-value 对，适合存储多属性的复杂对象。
2. 底层实现
随"字段数量"和"字段值大小"动态切换编码，平衡内存与性能：
|------------------|--------------------------------|--------------------------|
| 编码类型 | 适用场景 | 核心优势 |
| ziplist（压缩列表） | 字段数 ≤ 512（默认）+ 字段值 ≤ 64 字节（默认） | 连续内存存储，无指针开销，内存利用率极高 |
| hashtable（哈希表） | 字段数 > 512 或字段值 > 64 字节 | 数组+链表解决哈希冲突，支持 O(1) 快速查询 |
3. 关键特性
- 操作粒度：可单独操作某个 field（增删改查），无需修改整个 Hash；
- 性能：单个 field 操作 O(1)，遍历所有 field 操作 O(n)（n 为字段数）。
4. 核心命令
|------------------------|---------------------|-----------------------------------|
| 命令 | 功能 | 示例 |
| HSET key field value | 设置 field-value 对 | HSET user:100 name Alice age 25 |
| HGET key field | 获取指定 field 的值 | HGET user:100 name |
| HMGET key f1 f2 | 批量获取 field 值 | HMGET user:100 name age |
| HKEYS/HVALS key | 获取所有 field/所有 value | HKEYS user:100 |
| HDEL key field | 删除指定 field | HDEL user:100 age |
5. 典型应用
- 存储对象属性（如用户信息、商品规格）；
- 购物车（用户 ID 为 Hash 键，商品 ID 为 field，数量为 value）；
- 配置管理（存储系统/服务的多维度配置项）。
三、List（列表）：有序的字符串序列
1. 核心定义
- 有序、可重复的字符串集合，支持从头部（left）、尾部（right） 高效插入/删除，底层基于双向链表思想实现。
2. 底层实现
Redis 3.2+ 统一使用 quicklist（快速列表） ，替代早期的 ziplist + linkedlist：
- 结构：多个
ziplist（压缩列表）用双向链表连接，每个ziplist存多个元素； - 优势：兼顾
ziplist的内存紧凑性和双向链表的两端操作高效性； - 关键配置：
list-max-ziplist-size（单个 ziplist 最大大小）、list-compress-depth（两端节点压缩深度）。
3. 关键特性
- 有序性：按元素插入顺序排列，支持索引访问（但中间索引操作 O(n)）；
- 性能：头部/尾部插入/删除 O(1)，中间元素操作 O(n)。
4. 核心命令
|------------------------|------------------------|-------------------------------|
| 命令 | 功能 | 示例 |
| LPUSH/RPUSH key val | 头部/尾部插入元素 | LPUSH msg:queue "hello" |
| LPOP/RPOP key | 头部/尾部删除元素 | RPOP msg:queue |
| LRANGE key start end | 获取 [start, end] 区间元素 | LRANGE msg:queue 0 -1（所有元素） |
| LLEN key | 获取列表长度 | LLEN msg:queue |
5. 典型应用
- 消息队列（基于
LPUSH + RPOP实现简单 FIFO 队列）； - 最新列表（如"最新文章""最近评论"，
LPUSH新增 +LRANGE取前 N）； - 栈（基于
LPUSH + LPOP实现 LIFO 栈）。
四、Set（集合）：无序的唯一字符串集合
1. 核心定义
- 无序、元素唯一的字符串集合，支持交集、并集、差集等集合运算，适合"去重"和"关系计算"。
2. 底层实现
随元素类型和数量动态切换编码：
|------------------|-------------------------|------------------------------------|
| 编码类型 | 适用场景 | 核心优势 |
| intset（整数集合） | 所有元素为整数 + 元素数 ≤ 512（默认） | 紧凑存储，支持整数自动升级（16位→32位→64位），无哈希开销 |
| hashtable（哈希表） | 元素含非整数或元素数 > 512 | 以元素为键、值为 NULL，利用哈希表唯一性去重，O(1) 操作 |
3. 关键特性
- 唯一性：自动去重，重复插入元素会被忽略；
- 集合运算：支持交集（
SINTER）、并集（SUNION）、差集（SDIFF）； - 性能：插入/删除/判断元素存在 O(1)，集合运算 O(n)（n 为元素总数）。
4. 核心命令
|-----------------------------|----------|-----------------------------------|
| 命令 | 功能 | 示例 |
| SADD key member | 添加元素 | SADD user:100:tags sports music |
| SMEMBERS key | 获取所有元素 | SMEMBERS user:100:tags |
| SISMEMBER key member | 判断元素是否存在 | SISMEMBER user:100:tags sports |
| SINTER/SUNION/SDIFF k1 k2 | 交集/并集/差集 | SINTER user1:tags user2:tags |
| SREM key member | 删除元素 | SREM user:100:tags music |
5. 典型应用
- 数据去重（如用户点赞的文章 ID、去重的日志 ID）；
- 关系计算（社交场景的"共同好友""好友推荐"）；
- 标签系统（商品标签、用户兴趣标签，支持多标签筛选）。
五、Sorted Set（有序集合）：按分数排序的唯一集合
1. 核心定义
- 在 Set"元素唯一"的基础上，为每个元素分配分数（score），按分数自动排序，支持按分数范围/排名查询，是 Redis 功能最强大的结构之一。
2. 底层实现
随元素数量和元素大小动态切换编码：
|------------------------|---------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------|
| 编码类型 | 适用场景 | 核心优势 |
| ziplist（压缩列表） | 元素数 ≤ 128（默认）+ 元素长度 ≤ 64 字节（默认） | 按"member→score"交替存储，分数升序，内存紧凑 |
| skiplist + hashtable | 元素数 > 128 或元素长度 > 64 字节 | - 跳表（skiplist）：按 score 排序，O(log n) 范围/排名查询； - 哈希表：映射 member→score，O(1) 查改 score，保证唯一性 |
3. 关键特性
- 有序性：按 score 升序排列，支持降序查询（
ZREVRANGE）； - 排名功能：可获取元素的排名（
ZRANK/ZREVRANK），或按排名取元素； - 性能：插入/删除/查改 score 均为 O(log n)。
4. 核心命令
|---------------------------------------|---------------|-----------------------------------|
| 命令 | 功能 | 示例 |
| ZADD key score member | 添加元素（指定分数） | ZADD rank:score 95 Alice 88 Bob |
| ZRANGE/ZREVRANGE k s e [WITHSCORES] | 升序/降序取元素（带分数） | ZREVRANGE rank:score 0 0（第一名） |
| ZSCORE key member | 获取元素分数 | ZSCORE rank:score Alice |
| ZRANK/ZREVRANK key member | 升序/降序排名 | ZREVRANK rank:score Alice |
| ZRANGEBYSCORE k min max | 按分数范围取元素 | ZRANGEBYSCORE rank:score 80 90 |
5. 典型应用
- 排行榜系统（游戏积分、文章阅读量、商品销量 Top N）；
- 优先级队列（任务优先级为 score，高分数任务优先执行）；
- 范围统计（用户积分等级划分、按时间范围筛选数据）。
总结：五大数据结构核心差异表
|------------|---------|-----|-----|-----------|----------------------|
| 数据结构 | 核心特点 | 有序性 | 唯一性 | 核心优势场景 | 操作复杂度（核心操作） |
| String | 单键值、多类型 | - | - | 缓存、计数、锁 | O(1) |
| Hash | 二级键值对 | - | - | 存储对象、购物车 | O(1)（单 field） |
| List | 双向序列 | 插入序 | 不保证 | 消息队列、最新列表 | O(1)（头尾）、O(n)（中间） |
| Set | 无序列合 | 无 | 保证 | 去重、关系计算 | O(1)（增删查）、O(n)（集合运算） |
| Sorted Set | 分数排序 | 分数序 | 保证 | 排行榜、优先级队列 | O(log n)（增删查排） |