# Redis常见的数据结构有哪些？

# 简要回答

Redis 最常见的数据结构有 String、Hash、List、Set、ZSet，如果再往后扩展，还有 Stream、Bitmap、HyperLogLog 和 Geospatial。前五种核心结构覆盖了 Redis 大部分业务场景。
String 适合缓存单值、计数器和分布式锁；Hash 适合存对象；List 适合消息队列和最新列表；Set 适合去重和交并集；ZSet 适合排行榜和延迟任务；Stream 适合消息流和消费者组。

# 详细回答

String
- String是 Redis 最基础、最常用的数据结构，本质上是一段二进制安全的字符串，最大可存储 512MB。
  
  底层实现通常使用 SDS（简单动态字符串），相比 C 原生字符串更方便记录长度，也能减少缓冲区溢出问题。
- 典型场景：
  1. 缓存单个对象或 JSON 字符串
  2. 计数器，如点赞数、阅读量
  3. 分布式锁，如 set key value nx ex 10
  4. Bitmap、HyperLogLog 的底层也都和 String 有关
Hash
- Hash 是 field-value 结构，一个key可以对应多个field，一个field对应一个value；适合存储对象的多个属性。外层的哈希使用HashTable实现，底层存储hash数据类型时会根据数据量选择更紧凑的编码ziplist或哈希表，大对象场景下通常会转成哈希表结构。
- 典型场景：用户信息：name、age、phone；商品信息、配置项等。
- 优点是可以只更新对象中的某个字段，不需要整块重写。
List
- List 是有序、可重复的字符串列表，支持从左侧或右侧插入、弹出元素。
  
  主流版本中 List 底层组织方式是 quicklist，兼顾链表插入删除效率和紧凑存储能力。
- 典型场景：消息队列、最新动态列表、评论时间线等
Set
- Set 是无序、元素不可重复的集合。
  
  Redis 还支持集合间的交集、并集、差集运算，这也是Set的一个优势。
- 典型场景：标签去重、共同好友、共同关注、抽奖名单、黑名单
- 底层常见实现是整数集合或哈希表，具体取决于元素类型和数量。
ZSet
- ZSet（有序集合）和 Set 一样元素不能重复，但每个元素都带有一个 score，Redis 会按分值排序。
  
  底层通常会组合使用跳表和哈希表，这样既能按分值排序，也能高效定位元素。
- 典型场景：排行榜、延迟队列、热度榜、积分榜、范围查询，如分数区间、TopN
Stream
- Stream 是 Redis 提供的消息流结构，适合需要消息持久化、消费位点、消费者组的场景。
  
  相比 List，Stream 在消息确认、重复消费控制、消费者组方面更完整。
- 典型场景：消息队列、异步削峰、订单、日志流水
特殊结构
- Bitmap：本质上是对 String 的位操作，适合签到、在线状态、活跃标记。
- HyperLogLog：适合做海量 UV 去重统计，优点是内存占用小，缺点是有一定误差。
- Geospatial：适合做附近的人、附近门店，本质能力建立在有序集合之上。

# 知识图解

Redis 数据结构选型

需求场景	推荐结构	原因
缓存单值、Token、计数器	`String`	简单直接，命令丰富
存对象属性	`Hash`	支持按字段读写，节省更新成本
最新消息、任务队列	`List`	支持双端操作
去重、共同关系	`Set`	元素唯一，支持交并差集
排行榜、延迟队列	`ZSet`	可排序，可按分值范围查询
消息流、消费者组	`Stream`	支持消息 ID 和消费组

Redis Hash的两种编码方式示意

# 代码示例

SET user:1:name "tom"
INCR article:1001:view_count

# Hash
HSET user:1 name "tom" age 20 city "shanghai"
HGET user:1 name

# List
LPUSH order:queue 1001 1002 1003
RPOP order:queue

# Set
SADD tag:java user:1 user:2 user:3
SISMEMBER tag:java user:2

# ZSet
ZADD rank:game 100 user:1 95 user:2 88 user:3
ZREVRANGE rank:game 0 2 WITHSCORES

# Stream
XADD stream:order * orderId 1001 status created
XREAD COUNT 1 STREAMS stream:order 0

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# 知识扩展

面试官可能追问：

Q1：Redis 为什么不用 C 原生字符串，而是使用 SDS？
- 因为 SDS 会额外记录字符串长度，获取长度是 O(1)；同时预留空间机制更适合频繁修改，也能避免 C 字符串常见的缓冲区溢出问题。
Q2：ZSet 为什么既要哈希表又要跳表？
- 哈希表适合根据 member 快速定位 score，跳表适合按照 score 做有序范围查询。两者组合后，Redis 既能查得快，也能排得快。
Q3：List 和 Stream 都能做消息队列，怎么选？
- 如果只是简单异步队列，List 就够了；如果需要消费位点、消费者组、重试和更完整的消息语义，通常更适合用 Stream。

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