數據存儲效率對決：Redis String vs Hash性能大比拼，哪個更適合你

作者：玄明Hanko 2023-10-18 07:43:55

在實際應用中，往往會結合使用不同的 Redis 數據類型來滿足不同的需求。例如，對于用戶的基本信息，可以使用 Hash 數據類型存儲用戶 ID 到詳細信息的映射關系；而對于用戶的 Session 數據，可以使用 String 數據類型存儲單個用戶的Session 信息。

一、Redis的數據類型

1、常規類型

String（字符串）：最基本的數據結構，可以存儲任何類型的字符串、數字或二進制數據。
Hash（哈希表）：類似于關聯數組或字典，可以存儲多個字段和對應的值，常用于存儲對象屬性或配置信息。
List（列表）：一個有序的字符串列表，支持在列表兩端進行插入和刪除操作，還提供了多種操作，如查找、裁剪、排序等。
Set（集合）：一個無序的字符串集合，支持添加、刪除、查找和求交、并、差等操作，還提供了多種操作，如求隨機元素、判斷元素是否存在等。
ZSet（有序集合）：和 Set 類型相似，但是每個元素都有一個分數（score），根據分數進行排序，可以支持按照分數范圍進行查找、插入和刪除操作。

2、官網最全類型

Redis支持的數據類型概述。

Redis 是一個數據結構服務器。Redis 的核心提供了一系列本機數據類型，可幫助您解決從緩存到隊列再到事件處理的各種問題。下面是每種數據類型的簡短描述，以及更廣泛的概述和命令參考的鏈接。

如果您想嘗試每種數據結構的綜合教程，請參閱下面的概述頁面。

String

Redis String是最基本的 Redis 數據類型，表示字節序列。有關更多信息，請參閱：

Redis 字符串概述
Redis字符串命令參考

List

Redis List是按插入順序排序的字符串列表。有關更多信息，請參閱：

Redis 列表概述
Redis列表命令參考

Sets

Redis 集是唯一字符串的無序集合，其作用類似于您最喜歡的編程語言中的集（例如，Java HashSets、Python 集等）。使用 Redis 集合，您可以在 O(1) 時間內添加、刪除和測試是否存在（換句話說，無論集合元素的數量有多少）。有關更多信息，請參閱：

Redis 集概述
Redis set命令參考

Hash

Redis 哈希是建模為字段值對集合的記錄類型。因此，Redis 哈希類似于Python 字典、Java HashMap和Ruby 哈希。有關更多信息，請參閱：

Redis 哈希概述
Redis 哈希命令參考

Sorted sets

Redis 排序集是唯一字符串的集合，它們通過每個字符串的關聯分數來維護順序。有關更多信息，請參閱：

Redis 排序集概述
Redis有序集命令參考

Streams

Redis Streams是一種數據結構，其作用類似于僅附加日志。流有助于按事件發生的順序記錄事件，然后將它們聯合起來進行處理。有關更多信息，請參閱：

Redis 流概述
Redis Streams 命令參考

Geospatial indexes

Redis Geospatial indexes對于查找給定地理半徑或邊界框內的位置非常有用。有關更多信息，請參閱：

Redis 地理空間索引概述
Redis 地理空間索引命令參考

Bitmaps

Redis Bitmaps允許您對字符串執行按位運算。有關更多信息，請參閱：

Redis 位圖概述
Redis 位圖命令參考

Bitfields

Redis Bitfields有效地對字符串值中的多個計數器進行編碼。位域提供原子獲取、設置和增量操作，并支持不同的溢出策略。有關更多信息，請參閱：

Redis 位域概述
命令BITFIELD。

HyperLogLog

Redis HyperLogLog數據結構提供大型集合的基數（即元素數量）的概率估計。有關更多信息，請參閱：

Redis HyperLogLog概述
Redis HyperLogLog命令參考

Extensions

要擴展所包含數據類型提供的功能，請使用以下選項之一：

在 Lua 中編寫您自己的自定義服務器端函數。
使用模塊 API編寫您自己的 Redis 模塊或查看社區支持的模塊。
使用Redis Stack提供的JSON、查詢、時間序列和其他功能。

3、Redis內部編碼

在 Redis 中，"內部編碼"指的是數據在內存中以何種方式進行編碼和存儲，以便在運行時有效地管理和操作數據。Redis 為每種數據類型選擇了一組不同的編碼方式，以根據數據的特點和使用情況來最大程度地減少內存占用并提高性能。

每種數據類型都可能有多種內部編碼方式，這些編碼方式對應不同的數據結構，以適應不同的數據場景。例如，對于字符串類型，Redis 可能根據字符串的內容和長度選擇不同的內部編碼方式。而對于哈希類型，Redis 可能根據字段數量和字段值的長度來選擇內部編碼方式。

內部編碼的選擇是自動進行的，由 Redis 在運行時根據數據的特點和存儲需求來動態地切換。這種動態切換使 Redis 能夠在不同的情況下優化內存使用和性能，從而更好地滿足不同應用場景的需求。

了解內部編碼可以幫助您更好地理解 Redis 如何管理數據，并在設計和優化應用程序時做出更明智的決策。

我們可以通過命令object encoding 來查看對象的內部編碼：

> SET mystring "123"
OK
> OBJECT ENCODING mystring
int

以下是常見對象類型及對應的內部編碼：

字符串類型 (string)：

內部編碼：根據字符串內容和長度，可能使用 int、embstr、raw 三種編碼方式。
說明：int 編碼用于存儲可以表示為整數的字符串，embstr 編碼用于短字符串，raw 編碼用于一般字符串。

哈希類型 (hash)：

內部編碼：根據哈希表中字段數量和字段值的長度，可能使用 ziplist、hashtable 兩種編碼方式。
說明：ziplist 編碼用于字段較少或字段值較短的情況，hashtable 編碼用于字段較多或字段值較長的情況。

列表類型 (list)：

內部編碼：根據列表長度和元素的長度，可能使用 ziplist、linkedlist 兩種編碼方式。
說明：ziplist 編碼用于短列表，linkedlist 編碼用于較長的列表。

集合類型 (set)：

內部編碼：根據集合中元素數量和元素的長度，可能使用 intset、hashtable 兩種編碼方式。
說明：intset 編碼用于存儲整數成員的集合，hashtable 編碼用于存儲字符串成員的集合。

有序集合類型 (zset 或 sortedset)：

內部編碼：根據有序集合中元素數量和元素的長度，可能使用 ziplist、skiplist 兩種編碼方式。
說明：ziplist 編碼用于短有序集合，skiplist 編碼用于較長的有序集合。

二、String與Hash如何選擇？

Redis作為一種流行的內存數據存儲，提供了多種數據結構來適應不同的用例。其中，String和Hash是Redis中最基礎的兩種數據結構。雖然它們都是Redis的重要組成部分，但它們各自具有不同的用途和性能特點。在本文中，我們將深入探討在應用程序需求下如何在String和Hash之間做出選擇。

1、String數據結構

String是Redis中最簡單的數據類型，可以存儲文本、整數和浮點數。在選擇使用String數據結構時，應考慮以下場景：

單一值存儲：如果只需要為給定的鍵存儲單個值，例如緩存計算結果或存儲用戶偏好設置，那么String是首選的選項。
原子操作： Redis對String提供原子操作，允許您對鍵的數值進行遞增、遞減和操作。這對于實現計數器、鎖和簡單分析非常有用。
緩存簡單數據：如果要緩存不需要復雜結構的數據，如HTML片段或序列化對象，String能夠提供高效的存儲和檢索。

2、Hash數據結構

相對于String，Hash是一種更為復雜的數據結構，它允許您在單個鍵下存儲字段-值對。以下情況考慮使用Hash數據結構：

結構化數據： Hash非常適合存儲結構化數據，比如用戶資料，其中每個字段對應于特定的屬性（如用戶名、電子郵件、年齡）。
部分更新：當需要更新對象的特定字段而不影響整個數據結構時，Hash表現出色。這比使用String替換整個值更加高效。
減少鍵空間混亂：使用Hash，您可以將相關字段分組在一個鍵下，而不是為實體的每個字段使用單獨的String鍵，從而使鍵空間更加有序。

使用場景：

String 數據類型：

適用于存儲單個值，如用戶的 session 數據、計數器、配置信息等。
不需要進行復雜的結構化查詢或數據處理。
適合存儲簡單的字符串數據，如緩存、驗證碼等。

Hash 數據類型：

適用于存儲多個字段的數據，類似于關聯數組或對象。
需要進行復雜的結構化查詢和數據處理，如用戶信息、商品信息、文章內容等。
可以有效地對單個字段進行讀寫操作，避免整個對象的序列化和反序列化開銷。

性能分析：

String 數據類型性能：

讀寫操作非常高效，可以在常數時間內完成。
適用于簡單的 GET 和 SET 操作，特別是對于鍵的更新頻率較低的情況。
在存儲大量短期數據，如緩存數據時，表現出色。

Hash 數據類型性能：

適用于需要存儲和操作多個字段的數據，不需要對整個對象進行讀寫操作。
Hash 在存儲大量字段時可以節省內存，因為 Redis 對每個字段會采用類似字典的結構進行存儲。
對于大規模的查詢和更新操作，Hash 數據類型可以更高效地進行。
注意，當 Hash 內部字段數量較少時，可能會造成內存浪費，因為 Hash 需要一定的額外空間來存儲字段信息。

在實際應用中，往往會結合使用不同的 Redis 數據類型來滿足不同的需求。例如，對于用戶的基本信息，可以使用 Hash 數據類型存儲用戶 ID 到詳細信息的映射關系；而對于用戶的 session 數據，可以使用 String 數據類型存儲單個用戶的 session 信息。

在做選擇時，要根據實際需求權衡存儲結構、查詢和更新的頻率、數據量等因素。需要強調的是，Redis 的性能在大部分情況下都非常出色，但最佳選擇會取決于您的具體應用需求。最好的方式是在實際場景中進行測試和基準測試，以確定最適合您應用的數據類型。

責任編輯：姜華來源：今日頭條

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