redis数据结构底层实现原理
Redis是一款高性能的内存键值数据库，常用于缓存、消息队列、实时统计等领域。它支持多种数据结构，如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合等。这些数据结构的实现原理是Redis的核心之一。本文将从数据结构的底层实现原理入手，探究Redis的工作机制。
1. 字符串
Redis的字符串是二进制安全的，可以存储任意格式的数据。在内部实现中，字符串的底层数据结构是简单动态字符串（SDS）。SDS是一种可动态扩展的字符串，它的结构体定义如下：
```
typedef struct sdshdr {
    int len; //字符串长度
    int free; //未使用空间字节数redis五种数据结构
    char buf[]; //字符串缓冲区
} sdshdr;
```
SDS的优势在于它可以避免缓冲区溢出问题，同时支持O(1)时间复杂度的字符串长度计算和拼接等操作。Redis的字符串操作函数都是基于SDS实现的。
2. 哈希表
Redis的哈希表是由数组和链表组成的，它的结构体定义如下：
```
typedef struct dictEntry {
    void *key; //键
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
        double d;
    } v; //值
    struct dictEntry *next; //指向下一个结点的指针
} dictEntry;
typedef struct dictht {
    dictEntry **table; //哈希表数组
    unsigned long size; //哈希表大小
    unsigned long sizemask; //掩码，用于计算索引值
    unsigned long used; //已使用结点数
} dictht;
typedef struct dict {
    dictType *type; //类型特定函数
    void *privdata; //私有数据
    dictht ht[2]; //哈希表数组，一般使用ht[0]
    int rehashidx; //rehash进度标志
} dict;
```
哈希表的实现基于链式哈希表的思想，即将哈希值相同的键值对存储在同一个链表中。Redis的哈希表还支持rehash机制，即在哈希表扩容时，将旧哈希表中的键值对逐一移动到
新哈希表中，这样可以避免一次性扩容过程中出现过多的哈希冲突。
3. 列表
Redis的列表底层实现是双端链表，它的结构体定义如下：
```
typedef struct listNode {
    struct listNode *prev; //指向前一个结点的指针
    struct listNode *next; //指向后一个结点的指针
    void *value; //值
} listNode;
typedef struct list {
    listNode *head; //头结点
    listNode *tail; //尾结点
    void *(*dup)(void *ptr); //复制函数指针
    void (*free)(void *ptr); //释放函数指针
    int (*match)(void *ptr, void *key); //比较函数指针
    unsigned long len; //列表长度
} list;
```
双端链表的优势在于它可以在O(1)时间复杂度内执行插入、删除和遍历操作。Redis的列表操作函数都是基于双端链表实现的。
4. 集合
Redis的集合底层实现是哈希表，它的结构体定义如下：
```
typedef struct dictEntry {
    void *key; //元素值

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