五大类型与底层编码

1.1类型之下还有编码

类型是对外承诺的操作集合，编码是底层真正用的内存结构；同一类型会按数据量和数据形态在多种编码间自动切换。

面试里说的「Redis 有五大数据类型」——String、Hash、List、Set、ZSet——指的是对外暴露的逻辑类型：每种类型承诺一组命令和复杂度（Hash 承诺 O(1) 取字段，ZSet 承诺按分数范围查）。但同一个逻辑类型，底层可以由不同的内存结构实现，这层实现叫 encoding（编码）。OBJECT ENCODING 命令能把它揭出来。

每个键值在内部都包成一个 redisObject（常简称 robj）：里面有 type（逻辑类型）、encoding（当前编码）、refcount（引用计数，给共享对象用）、以及指向真实数据的指针。类型由 API 决定，编码由数据当下的规模和形态决定，且只朝一个方向走：从紧凑编码升级到通用编码后，不会因为数据又变小而退回去。

127.0.0.1:6379> HSET u:1 name alice age 30
(integer) 2
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING u:1
"listpack"                      # 小 hash：一段连续内存

127.0.0.1:6379> HSET u:1 bio "$(python3 -c 'print("x"*100)')"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING u:1
"hashtable"                     # value 超过 64 字节，已升级成哈希表

127.0.0.1:6379> HDEL u:1 bio
(integer) 1
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING u:1
"hashtable"                     # 删回去也不退化——升级是单向的

1.2String：int / embstr / raw

String 是二进制安全的字节序列，但根据内容是否为整数、长度是否过短，分成 int、embstr、raw 三种编码，内存布局各不相同。

底层字符串结构叫 SDS（simple dynamic string，简单动态字符串）：在字节数组前面带上已用长度和容量，所以取长度是 O(1)，且能安全存任意二进制（不靠 \0 结尾）。三种编码的区别在于「整数特判」和「robj 与 SDS 是否一次分配」：

• int：value 能解析成 long 时，直接把整数存进 robj 的指针位，不分配额外 SDS。INCR 类操作因此极省。
• embstr：短字符串（≤ 44 字节，Redis 3.2 之前是 39），把 robj 和 SDS 一次性分配在一块连续内存里，只调一次 malloc、一次 free，CPU cache 友好。
• raw：长字符串，robj 和 SDS 分两次分配，靠指针相连，分布在堆的不同位置。

1.3Hash：listpack → hashtable

Hash 存字段到值的映射；字段少且值短时用 listpack（一段连续内存里顺序排放），超过阈值后转成真正的哈希表。

listpack（紧凑列表）是 Redis 7.0 引入、用来替代旧 ziplist 的连续内存结构：一块字节缓冲区，里面顺序排放每个 entry，每个 entry 自带长度信息，可以从两端遍历。它没有哈希表的桶，也没有链表的 next 指针，所以省内存；查找是 O(N) 顺序扫，但 N 小时极快。

切换阈值由两个配置控制，任一越界就升级为 hashtable：

1.4List：quicklist

List 是双端队列；现代实现是 quicklist——一个以 listpack 节点为元素的双向链表，兼顾两端操作快和内存紧凑。

早期 List 在「linkedlist（双向链表）」和「ziplist（紧凑列表）」之间切换。Redis 3.2 起统一为 quicklist：它是一个双向链表，但每个链表节点不是单个元素，而是一段 listpack（7.0 前是 ziplist）。于是大列表的内存被切成多个有界的连续块，既不像纯链表那样每元素都背指针，也不像单块 ziplist 那样一次 realloc 整条列表。

每个节点内 listpack 的大小由 list-max-listpack-size 控制，默认 -2。负数是按字节算的档位，-2 表示每个节点上限 8KB（-1=4KB，-3=16KB……）；正数则表示按元素个数限制。把单节点控制在几 KB，是在「节点太大则单次 realloc 贵」和「节点太小则退化回链表、指针开销回潮」之间的折中。

1.5Set：intset / listpack / hashtable

Set 是无序去重集合；全是整数且数量不大时用 intset，含少量非整数成员时用 listpack，再大转 hashtable。

Set 有三种编码，按形态和规模递进：

• intset（整数集合）：成员全是整数且数量 ≤ set-max-intset-entries（默认 512）时使用。底层是一个升序排列的整数数组，按需用 int16 / int32 / int64 编码，查找走二分（O(logN)）。无指针、极紧凑。
• listpack：Redis 7.2 才为 Set 加入，用于「成员含非整数、但数量小」的情况——数量 ≤ set-max-listpack-entries（默认 128）且每个成员 ≤ set-max-listpack-value（默认 64 字节）。
• hashtable：超过上述任一阈值时使用，成员作为哈希表的 key（value 为空）。

1.6ZSet：listpack → skiplist + dict

ZSet 是按分数排序的去重集合；小时用 listpack，大时用 skiplist 与 dict 两个结构并存——一个负责范围/排名，一个负责按成员查分数。

小 ZSet 用 listpack（成员和分数成对顺序排放），阈值同样是 128 / 64（zset-max-listpack-entries / zset-max-listpack-value）。越界后转为重头戏的双结构：

• skiplist（跳表）：一个按分数有序的多层链表。底层是一条按分数升序的链，上面叠加若干「跳跃层」做索引，查找/插入/删除均摊 O(logN)。它支撑 ZRANGE / ZRANGEBYSCORE / ZRANK 这类范围与排名操作。
• dict（哈希表）：成员 → 分数 的映射，让 ZSCORE 做到 O(1)。

两者共享同一份成员对象（不重复存字符串），只是从两个角度索引同一批数据：一个排好序、一个建好哈希。

1.7选型小结：选对类型，警惕退化

先按操作需求选逻辑类型，再用阈值意识防止编码在不知不觉中退化成通用结构、把内存和延迟一起拉高。

记忆抓手：128 / 64 是 Hash、ZSet、Set-listpack 共用的那对阈值（条数 / 字节）；Set 的整数特例阈值是 512；List 按字节走 8KB 一节点。看到「值很大」或「成员很多」，就该警觉编码正在或即将翻成通用结构。