01-Redis核心数据结构与高性能原理

一、Redis的单线程和高性能

1. Redis是单线程吗？

Redis的单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的（说白了也就是执行命令的时候是由一个线程来完成的），这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。
但 Redis 的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的-即多线程执行。

2. Redis单线程为啥还这么快？

因为它所有的数据都在内存当中，所有的运算也都是内存级别的运算，并且单线程也避免了多线程之间切换导致的性能损耗，同时正因为redis是单线程所以要小心使用redis的指令，对于那些耗时的指令，一定要谨慎使用，避免导致redis的卡顿
同时redis采用io多路复用模型，redis是用epoll来实现io多路复用，**将连接信息和事件放到队列当中，由文件事件分派器监听并分发给事件处理器，**说白了就是监听压队列，然后由文件事件分派器来去处理，并将事件分发到事件处理器，而事件处理器包括连接应答处理器，命令请求处理器，命令回复处理器；

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二、Redis的核心数据结构

1. Redis 五种数据类型的应用场景：

String 类型的应用场景：缓存对象、常规计数、分布式锁、共享 session 信息等。

List 类型的应用场景：消息队列（但是有两个问题：1. 生产者需要自行实现全局唯一 ID；2. 不能以消费组形式消费数据）等。
比如说可以实现栈–lpush+lpop===》FIFO
实现队列=====》Lpush+Rpop
实现阻塞队列====》Lpush+Bpop
那它相比于普通的栈，队列有啥优点？就是在分布式环境下，我们是不能java实现的堆栈功能，就可以使用redis
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Hash 类型：缓存对象、购物车等。

Set 类型：聚合计算（并集、交集、差集）场景，比如点赞、共同关注、抽奖活动等。
可以用于抽奖，但是注意SRANDMEMBER 不会删除元素，而SPOP会删除元素-所以说SRANDMEMBER适合那种中奖多次的情况，而SPOP适合那种不能再中奖的情况；
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同时还可用于微博点赞，收藏标签等

同时非常重要的是redis集合操作实现微博微信关注模型-即共同关注，可能认识的好友等

Zset 类型：排序场景，比如排行榜、电话和姓名排序等。

2. zset结构用于排行榜的原理

zset结构即sorted set有序集合它有个权重值，也就是说可以根据元素的权重来排序，比如说，我们可以根据元素插入 Sorted Set 的时间确定权重值，先插入的元素权重小，后插入的元素权重大。
在面对需要展示最新列表、排行榜等场景时，如果数据更新频繁或者需要分页显示，可以优先考虑使用 Sorted Set。
它典型的使用场景就是排行榜。例如学生成绩的排名榜、游戏积分排行榜、视频播放排名、电商系统中商品的销量排名等。

3. zset结构底层数据结构

Zset 类型的底层数据结构是由压缩列表或跳表实现的：
即如果有序集合的元素个数小于 128 个，并且每个元素的值小于 64 字节时，Redis 会使用压缩列表作为 Zset 类型的底层数据结构；
如果有序集合的元素不满足上面的条件，Redis 会使用跳表作为 Zset 类型的底层数据结构；
当然在redis7.0中，压缩列表数据结构已经废弃了，是由listpack数据结构来实现