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前言

Redis是一种高性能的键值型数据库，它支持多种数据结构，其中一种是hash类型。hash类型可以存储一个键值对的集合，类似于Java中的HashMap或Python中的字典。hash类型的优点是可以快速地访问、修改或删除集合中的任意元素，而不需要遍历整个集合。接下来，我们将介绍hash类型及底层原理

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Hash

概述

hash 是一个键值对集合，它可以存储多个字段和值，类似于编程语言中的 map 对象。一个 hash 类型的键最多可以存储 2^32 - 1 个字段。

Hash类型的底层实现有三种：

• ziplist：压缩列表，当 hash达到一定的阈值时，会自动转换为hashtable结构
• listpack：紧凑列表，在Redis7.0之后，listpack正式取代ziplist。同样的，当 hash达到一定的阈值时，会自动转换为hashtable结构
• hashtable：哈希表，类似map

应用场景

hash 类型的应用场景主要是存储对象，比如：

• 用户信息，利用 hset 和 hget 命令实现对象属性的增删改查。
• 购物车，利用 hincrby 命令实现商品数量的增减。
• 配置信息，利用 hmset 和 hmget 命令实现批量设置和获取配置项。

底层原理

Redis在存储hash结构的数据，为了达到内存和性能的平衡，也针对少量存储和大量存储分别设计了两种结构，分别为：

• ziplist（redis7.0之前使用）和listpack（redis7.0之后使用）
• hashTable

从ziplist/listpack编码转换为hashTable编码是通过判断元素数量或单个元素Key或Value的长度决定的：

• hash-max-ziplist-entries：表示当 hash中的元素数量小于或等于该值时，使用 **ziplist **编码，否则使用 hashtable编码。**ziplist **是一种压缩列表，它可以节省内存空间，但是访问速度较慢。hashtable是一种哈希表，它可以提高访问速度，但是占用内存空间较多。默认值为 512。
• hash-max-ziplist-value：表示当 hash中的每个元素的 key 和 value 的长度都小于或等于该值时，使用 ziplist编码，否则使用 hashtable编码。默认值为 64。

ziplist与listpack

ziplist/listpack都是hash结构用来存储少量数据的结构。从Redis7.0后，hash默认使用listpack结构。因为 ziplist有一个致命的缺陷，就是连锁更新，当一个节点的长度发生变化时，可能会导致后续所有节点的长度字段都要重新编码，这会造成极差的性能

ziplist结构

ziplist是一种紧凑的链表结构，它将所有的字段和值顺序地存储在一块连续的内存中。

Redis中ziplist源码

typedef struct {
  /* 当使用字符串时,slen表示为字符串长度 */
  unsigned char *sval;
  unsigned int slen;
  /* 当使用整形时，sval为NULL,lval为ziplistEntry的value */
  long long lval;
} ziplistEntry;
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listpack结构

zipList的连锁更新问题

ziplist的每个entry都包含previous_entry_length来记录上一个节点的大小，长度是1个或5个byte：

• 如果前一节点的长度小于254个byte，则采用1个byte来保存这个长度值
• 如果前一节点的长度大于等于254个byte，则采用5个byte来保存这个长度值，第一个byte为0xfe，后四个byte才是真实长度数据

假设，现有有N个连续、长度为250~253个byte的entry，因此entry的previous_entry_length属性占用1个btye

当第一节长度大于等于254个bytes，导致第二节previous_entry_length变为5个bytes，第二节的长度由250变为254。而第二节长度的增加必然会影响第三节的previous_entry_length。ziplist这种特殊套娃的情况下产生的连续多次空间扩展操作成为连锁更新。新增、删除都可能导致连锁更新的产生。

listpack是如何解决的

1. 由于ziplist需要倒着遍历，所以需要用previous_entry_length记录前一个entry的长度。而listpack可以通过total_bytes和end计算出来。所以previous_entry_length不需要了。
2. listpack 的设计彻底消灭了 ziplist 存在的级联更新行为，元素与元素之间完全独立，不会因为一个元素的长度变长就导致后续的元素内容会受到影响。
3. 与ziplist做对比的话，牺牲了内存使用率，避免了连锁更新的情况。从代码复杂度上看，listpack相对ziplist简单很多，再把增删改统一做处理，从listpack的代码实现上看，极简且高效。

hashTable

hashTable是一种散列表结构，它将字段和值分别存储在两个数组中，并通过哈希函数计算字段在数组中的索引

Redis中hashTable源码

struct dict {
    dictType *type;
    dictEntry **ht_table[2];
    unsigned long ht_used[2];
    long rehashidx; /* 当进行rehash时，rehashidx为-1 */
    int16_t pauserehash; /* 如果rehash暂停，pauserehash则大于0，（小于0表示代码错误）*/
    signed char ht_size_exp[2]; /* 哈希桶的个数(size = 1<

127.0.0.1:6379> hset h1 id 123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890abcd
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding h1
"ziplist"
127.0.0.1:6379> hset h2 id 123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890abcde
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding h2
"hashtable"

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