一、Redis 對象

1.1 Redis 對象簡介

Redis 使用對象來表示數(shù)據(jù)庫中鍵和值，當(dāng)我們在數(shù)據(jù)庫中存儲一個鍵值對時，至少會創(chuàng)建兩個對象，一個對象用于存儲鍵值對的鍵，另一個對象用于存儲鍵值對的值。

Redis 中的每一個對象都由一個 redisObject 結(jié)構(gòu)表示，該結(jié)構(gòu)有三個屬性和保存的數(shù)據(jù)有關(guān)，分別是 type 屬性、encoding 屬性和 ptr 屬性。

typedef struct redisObject {// 類型unsigned type:4;// 編碼unsigned encoding:4;// 指向底層數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針void *ptr; } robj;

1.2 對象類型

redisObject 對象的 type 屬性記錄了對象的類型，Redis 中的鍵總是一個字符串對象，值對象可以是字符串對象、哈希對象、集合對象等。

我們可以通過使用 TYPE key 命令查看數(shù)據(jù)庫鍵對應(yīng)的值對象的類型。

1.3 編碼與底層實現(xiàn)

encoding 屬性記錄了對象所使用的編碼，也就是這個對象底層實現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于編碼可以使用 OBJECT ENCODING key 命令查看。

二、五種數(shù)據(jù)類型對象與編碼

2.1 字符串對象

要注意的是 long、double 浮點數(shù)在 Redis 中也是作為字符串值來保存的。

（1）字符串對象編碼

字符串對象的編碼有 int 、 raw 或者 embstr 三種。

• int：保存的是整數(shù)值
• raw：保存的是字符串，并且字符串的長度小于等于 39 個字節(jié)
• embstr：保存的是字符串，并且字符串的長度大于等于 39 個字節(jié)

embstr 編碼的好處：

• embstr 編碼將創(chuàng)建字符串對象所需的內(nèi)存分配次數(shù)從 raw 編碼的兩次降低為一次。
• 釋放 embstr 編碼的字符串對象只需要調(diào)用一次內(nèi)存釋放函數(shù)， 而釋放 raw 編碼的字符串對象需要調(diào)用兩次內(nèi)存釋放函數(shù)。
• 因為 embstr 編碼的字符串對象的所有數(shù)據(jù)都保存在一塊連續(xù)的內(nèi)存里面，所以這種編碼的字符串對象比起 raw 編碼的字符串對象能夠更好地利用緩存帶來的優(yōu)勢。

（2）編碼轉(zhuǎn)換

int 編碼的字符串對象和 embstr 編碼的字符串對象在一定條件下， 會被轉(zhuǎn)換為 raw 編碼的字符串對象，如下。

• int 編碼的字符串對象通過某些操作，保存的不再是單純的整數(shù)值
• 對 embstr 編碼的字符串對象執(zhí)行任何修改命令時， 程序會先將對象的編碼從 embstr 轉(zhuǎn)換成 raw ， 然后再執(zhí)行修改命令

下面是一個例子,供參考：

127.0.0.1:6379> SET num-str 100 OK 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING num-str "int" # 追加元素內(nèi)容 127.0.0.1:6379> APPEND num-str "hei~" (integer) 7 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING num-str "raw"

2.2 列表對象

（1）列表對象編碼

Redis 3.2 以前的版本中列表的的編碼類型有 ziplist 或 linkedlist。

ziplist 編碼的列表對象使用壓縮列表作為底層實現(xiàn)， 每個壓縮列表節(jié)點（entry）保存了一個列表元素。

linkedlist 編碼的列表對象使用雙端鏈表作為底層實現(xiàn)， 每個雙端鏈表節(jié)點（node）都保存了一個字符串對象， 而每個字符串對象都保存了一個列表元素。

在 Redis 3.2 以上的版本中列表對象的編碼替換為 quicklist，它的底層實現(xiàn)是一個雙向鏈表，而且是一個ziplist 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的雙向鏈表。關(guān)于這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息就不介紹了，以后有機會接觸到 Redis 的源碼后再單獨拿出來總結(jié)。

例子如下（基于 3.2.× 版本）：

127.0.0.1:6379> RPUSH students "zs" "ls" "ww" (integer) 3 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING students "quicklist"

2.3 哈希對象

（1）哈希對象編碼

哈希對象的編碼是 ziplist 或 hashtable。

ziplist 編碼的哈希對象使用壓縮列表作為底層實現(xiàn)，每當(dāng)有新的鍵值對要加入到哈希對象時，程序會先將保存了鍵的壓縮列表節(jié)點推入到壓縮列表表尾，然后再將保存了值的壓縮列表節(jié)點推入到壓縮列表表尾。因此保存了同一鍵值對的兩個節(jié)點總是緊挨在一起， 保存鍵的節(jié)點在前， 保存值的節(jié)點在后。

hashtable 編碼的哈希對象使用字典作為底層實現(xiàn)，哈希對象中的每個鍵值對都使用一個字典鍵值對來保存。

（2）編碼轉(zhuǎn)換

當(dāng)哈希對象可以同時滿足以下兩個條件時， 哈希對象使用 ziplist 編碼。

• 鍵和值的字符串長度都小于 64 字節(jié)
• 鍵值對數(shù)量小于 512 個

不能滿足上面兩個條件的哈希對象使用 hashtable 編碼。

PS：
上面兩個條件的上限值是可以在配置文件中修改的，默認(rèn)配置如下：

hash-max-ziplist-entries 512 hash-max-ziplist-value 64

下面是一個例子：

127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING student "ziplist" # 存儲一個大于 64 字節(jié)的值 127.0.0.1:6379> HSET student desc "zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz ... " (integer) 1 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING student "hashtable"

2.4 集合對象

（1）集合對象編碼

集合對象的編碼可以是 intset 或者 hashtable 。

inset 編碼的底層實現(xiàn)是整數(shù)集合，集合對象包含的所有元素都被保存在整數(shù)集合里。

hashtable 編碼使用字典作為底層實現(xiàn)，字典的每個鍵都是一個字符串對象，每個字符串對象包含了一個集合元素，而字典的值則全部被設(shè)置為 NULL ，可以類比于 Java 中的 HashSet 的實現(xiàn)。

（2）編碼轉(zhuǎn)換

當(dāng)集合對象可以滿足以下兩個條件中的任一個時， 對象使用 intset 編碼：

• 集合對象中的元素都是整數(shù)值
• 集合對象中元素的數(shù)量不超過 512 個

PS：
上面第二個條件的上限值是可以在配置文件中修改的，默認(rèn)配置如下：

set-max-intset-entries 512

下面是一個例子：

127.0.0.1:6379> SADD keys "1" "2" (integer) 2 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING keys "intset" # 添加非整數(shù)元素 127.0.0.1:6379> SADD keys "hei~" (integer) 1 127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING keys "hashtable"

2.5有序集合對象

（1）有序集合對象編碼

有序集合的編碼可以是 ziplist 或者 skiplist 。

壓縮列表內(nèi)的集合元素按分值從小到大進行排序，分值較小的元素被放置在靠近表頭的方向， 分值較大的元素則被放置在靠近表尾的方向。

skiplist 編碼的有序集合對象使用 zset 結(jié)構(gòu)作為底層實現(xiàn)， 一個 zset 結(jié)構(gòu)同時包含一個字典和一個跳躍表。

為什么 zset 結(jié)構(gòu)要同時使用字典與跳躍表來實現(xiàn)有序集合？

• 如果只使用字典實現(xiàn)有序集合，查找成員的復(fù)雜度為O(1)，但是當(dāng)執(zhí)行范圍操作時，就需要對字典中保存的元素進行排序。
• 如果只使用跳躍表實現(xiàn)有序集合，執(zhí)行范圍操作時的所有優(yōu)點都會被保留，但是執(zhí)行查找元素時，時間復(fù)雜度上升為O(logN)
• 因此 zset 集成了字典與跳躍表兩者的優(yōu)點來實現(xiàn)有序集合對象。

（2）有序集合對象編碼轉(zhuǎn)換

當(dāng)有序集合對象滿足以下條件時，對象會使用 ziplist 編碼：

• 有序集合保存的元素數(shù)量小雨 128 個
• 有序集合保存的所有元素成員長度小于 64 字節(jié)

PS：
上面第二個條件的上限值是可以在配置文件中修改的，默認(rèn)配置如下：

zset-max-ziplist-entries 128 zset-max-ziplist-value 64

三、Other

3.1內(nèi)存回收

C 語言自身不具備內(nèi)存回收功能，因此 Redis 使用引用計數(shù)（refering counting）實現(xiàn)內(nèi)存回收機制。每個對象的引用計數(shù)信息由 redisO此處輸入代碼bject 結(jié)構(gòu)中的 refcount 屬性記錄。

在對象創(chuàng)建時，引用計數(shù)值會被初始化為 1，當(dāng)對象被程序引用時，引用計數(shù)值會加 1，當(dāng)對象不在被一個對象使用時，它的引用計數(shù)值會減 1，當(dāng)對象的引用計數(shù)值為 0 時，對象所占的內(nèi)存就會被回收。

3.2對象共享

Redis 會在初始化服務(wù)器時，創(chuàng)建 [0 ,10000） 之間的字符串對象，當(dāng)服務(wù)器需要用到 0 到 9999 之間的字符串對象時，服務(wù)器會共享這些對象，而不是創(chuàng)建新的對象，通過這種方式可以節(jié)約內(nèi)存。

參考書籍

《Redis 設(shè)計與實現(xiàn)》黃健宏著

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《Redis 设计与实现》读书笔记-Redis 对象的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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