面试题：Redis对象系统中，哪些对象类型对内存使用和性能影响较大，如何优化？

Question

在Redis对象系统里，常见对象类型如字符串、哈希、列表、集合和有序集合等，从内存占用和读写性能角度分析，哪些对性能影响较为突出，并且针对这些影响，在实际应用中可以采取哪些优化措施？

Answer 1

字符串

• 内存占用：简单动态字符串（SDS）结构，内存分配有预分配策略，会额外占用一定内存。若存储大字符串，内存占用会明显增加。
• 读写性能：读写操作直接定位数据，性能高，时间复杂度为O(1)。
• 优化措施：尽量避免存储超大字符串；对于频繁更新的字符串，提前预估长度，减少内存重分配次数。

哈希

• 内存占用：压缩列表（ziplist）编码在元素少且小的情况下内存占用少，哈希表（hashtable）编码在元素多时有较好扩展性，但内存占用相对高。
• 读写性能：哈希表编码读写性能高，时间复杂度接近O(1)；压缩列表编码在元素较多时，查找、插入和删除操作性能会下降。
• 优化措施：控制哈希内元素数量，避免从压缩列表编码转为哈希表编码导致内存和性能问题；合理设计哈希结构，减少哈希冲突。

列表

• 内存占用：可由压缩列表或双端链表（quicklist）实现。压缩列表适合小且少的元素，双端链表内存占用大但支持高效两端操作。
• 读写性能：两端插入和删除操作性能高（O(1)），中间插入和删除性能低（O(n)），随机访问性能也低（O(n)）。
• 优化措施：尽量在两端进行操作；根据数据量和操作特点选择合适编码，如数据量小用压缩列表。

集合

• 内存占用：整数集合（intset）编码用于元素全为整数且数量少的情况，占用内存少；哈希表编码用于元素类型多样或数量多的情况，内存占用相对高。
• 读写性能：哈希表编码下查找、插入和删除操作性能高（O(1)平均情况），整数集合编码在元素增加可能导致升级操作影响性能。
• 优化措施：提前规划集合元素类型和数量，避免编码转换；利用集合的交集、并集、差集等操作优化业务逻辑，减少多次操作。

有序集合

• 内存占用：跳跃表（skiplist）和哈希表结合实现。内存占用较高，因为既要存储元素分值用于排序，又要维护跳跃表结构。
• 读写性能：插入、删除、查找操作平均时间复杂度为O(log n)，按分值范围查询性能也较好。
• 优化措施：合理设置跳跃表的层数，避免过高的内存消耗；减少不必要的分值更新操作，因为每次更新可能影响跳跃表结构。