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Redis ZSet 有序集合实现原理

ZSet =跳表(skiplist) + 哈希表(dict)，两套结构同时保存一份数据。

数据特点：成员member唯一不重复，每个member绑定一个分数score，按照score排序。

1. 两个底层结构各自职责

1. skiplist 跳表

• 按照score做排序，负责：范围查询、排行榜、倒序、区间分页（zrange、zrevrange、zrangebyscore）
• Redis的跳表是双向跳表，节点带有back指针，可以高效反向遍历。
• 平均增删改查 O(log n)，最大层数固定32层，节点层数随机生成。

2. dict 哈希表

• key：member成员，value：对应的score分数
• 作用：O(1)时间快速获取某个member的score，判断成员是否存在，保证member唯一性。

插入的时候dict先判断member是否已经存在，实现去重。

⚠️两份结构存的是同一份数据，内存会有少量额外开销，换取查询性能。

2. ziplist 压缩列表（小zset）

当满足两个条件，zset不使用跳表，改用ziplist压缩列表存储：

1. 元素数量 <zset‑max‑ziplist‑entries默认128
2. 每个元素大小 <zset‑max‑ziplist‑value默认64字节

ziplist是连续内存，节约内存；内部按score有序排列。
一旦超过阈值，自动转换为 skiplist + dict。

3. 核心命令底层怎么走

• zadd key score member

  1. dict判断member是否存在，存在则更新score；不存在新增
  2. 将数据插入跳表，按score维护有序

• zscore key member：直接查dict哈希表，O(1)返回分数，不走跳表

• zrange key start end：直接在skiplist做范围遍历 O(log n + k)，k是返回元素数量

4. 业务场景

• 排行榜、热搜、延时队列、带权重的有序列表

面试常见坑

1. score可以相同：多个member允许分数一样；score相同会按member字典序排序。
2. zset没有给member单独过期的能力，只能对整个zset key设置expire。
3. 不要存超大zset，zrange返回大量数据会阻塞Redis。

总结：
ZSet底层分两种情况，少量短元素用ziplist压缩列表；数据量大则采用跳表+哈希表组合。跳表负责排序和范围查询，哈希表实现快速取score和去重。

口述简短版：
Redis的zset，数据少的时候用压缩列表。数据量大是跳表加上哈希表一起实现。跳表负责按照score排序，用来做排行榜、范围查询；哈希表用来快速拿到成员的分数，保证成员不重复。注意成员唯一，分数可以重复。