Redis对象

我们介绍了redis主要用到的数据结构,比如简单字符串(SDS),双端链表,字典,压缩列表,整数集合等.

redis并没有直接使用这些数据结构来实现键值对数据库,而是基于这些对象实现了一个对象系统,这个系统包含字符串对象,列表对象,哈希对象,集合对象和有序集合对象等.

通过这五种不同类型的对象,Redis可以在执行命令前,根据对象的类型判断一个对象是否可以执行给定的命令,使用对象的另一个好处是,可以针对不同的使用场景,为对象设置不同的底层数据结构实现. Redis的对象系统还实现了引用计数和内存回收技术.通过引用计数实现了对象共享机制

对象的类型和编码

每次创建一个键值对时,至少会创建两个对象,一个对象用作键值对的(键对象)，一个用作键值对的（值对象）

redis中的每个对象都由一个redisObject结构表示，该结构中和保存数据有关的三个属性分别是type属性，encoding属性和ptr属性

typedef struct redisObject{
  //类型
  unsigned type;
  //编码
  unsigned encoding:4;
  //指向底层实现数据结构的指针
  void *ptr;
}

type属性记录了对象的类型,这个属性表示了redis键值对对象的类型,我们知道,redis键值对的键总是字符串对象而值可以是多种,如下记录了type的各种类型

• REDIS_STRING: 字符串对象 (type命令对应 “string”)
• REDIS_LIST:列表对象 (type命令对应 “list”)
• REDIS_HASH:哈希对象 (type命令对应 “hash”)
• REDIS_SET:集合对象 (type命令对应 “set”)
• REDIS_ZSET:有序集合对象 (type命令对应 “zset”)

编码和底层实现

encoding属性记录了对象所使用的编码,也就是说对象使用了什么数据结构作为对象的底层实现

编码常量	编码所对应的底层数据结构
REDIS_ENCODING_INT	long类型的整数
REDIS_ENCODING_EMBSTR	embstr编码的简单动态字符串
REDIS_ENCODING_ROW	简单动态字符串
REDIS_ENCODING_HT	字典
REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	双端链表
REDIS_ENCODING_ZIPLIST	压缩列表
REDIS_ENCODING_INTSET	整数集合
REDIS_ENCODING_SKIPLIST	跳跃表和字典

每种类型的对象都至少使用了两种类型不同的编码:

对象	类型	底层对象编码	底层对象
字符串对象	REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_INT	使用整数值实现的字符串对象
字符串对象	REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_EMBSTR	使用embstr编码的简单动态字符串实现的字符串对象
字符串对象	REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_ROW	使用简单动态字符串实现的字符串对象
列表对象	REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现的列表对象
列表对象	REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	使用双端链表实现的列表对象
哈希对象	REDIS_HASH	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现的哈希对象
哈希对象	REDIS_HASH	REDIS_ENCODING_HT	使用字典实现的哈希对象
集合对象	REDIS_SET	REDIS_ENCODING_INTSET	使用整数集合实现的集合对象
集合对象	REDIS_SET	REDIS_ENCODING_HT	使用字典实现的
有序集合对象	REDIS_ZSET	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现的有序集合对象
有序集合对象	REDIS_ZSET	REDIS_ENCODING_SKIPLIST	使用跳跃表实现的有序集合对象

使用OBJECT ENCODING命令可以查看数据库键值对值对象的底层编码

通过encoding属性关联对象类型使用的底层编码,极大的提升了Redis的灵活性和效率性

字符串对象

如果一个字符串对象保存的是整数值,并且这个整数值可以使用long类型来表示,那么使用REDIS_ENCODING_INT

如果字符串对象保存的是一个字符串值,并且这个字符串的长度大于32字节,那么使用REDIS_ENCODING_ROW

如果字符串对象保存的是一个字符串值,并且这个字符串的长度小于32字节,那么使用REDIS_ENCODING_EMBSTR

编码的转换

int编码的字符串对象和embstr编码的字符串对象在改变了字符串对象的值以后会将字符串对象编码改为row,因为redis没有为emstr提供修改程序,所以embstr实际上是只读的.

列表对象

列表对象的编码可以是ziplist和linkedlist

编码转换

当列表对象可以同时满足以下两个条件时,列表对象使用ziplist编码

• 列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于64字节
• 列表对象保存的元素数量小于512个,不能满足这两个条件的列表对象需要使用linkedlist编码

哈希对象

哈希对象的编码可以是ziplist和hashtable

ziplist编码的哈希对象使用压缩列表作为底层实现,每当有新的键值对要加入到哈希对象时,reids会将保存了键的压缩列表节点推入到压缩列表表尾,然后将保存了值的压缩列表节点推入到压缩列表表尾,因此:

• 保存了同一键值对的两个节点总是紧挨在一起,保存键的节点在前,保存值得节点在后
• 先添加的键值对在压缩列表的前头

如下图所示

编码转换

当哈希对象可以同时满足以下两个条件时,哈希对象使用ziplist编码

• 哈希对象保存所有键值对的键和值的字符串长度都小于64字节
• 哈希对象保存的键值对的数量小于512个

集合对象

集合对象的编码可以是intset和hashtable()

编码转换

当集合对象可以同时满足以下两个条件时,对象使用intset编码;

• 集合对象保存的所有元素都是整数值
• 集合对象保存的所有元素数量不超过512个

有序集合对象

有序集合的编码可以是ziplist和skiplist

ziplist编码的压缩列表对象使用压缩列表作为底层实现,每个元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存,第一个节点保存元素的成员,第二个节点保存元素的分值 注意这里利用了压缩列表的有序性

有序集合对象使用skiplist 和hash结构来实现zset,为什么需要hash结构,因为redis在hash结构中保存了zset的键和分值的映射.使得ZSCORE命令的时间复杂度为O(1)

编码转换

当有序集合对象可以同时满足以下两个条件时,对象使用ziplist编码

• 有序集合保存的元素数量小于128个
• 有序集合保存的所有成员的长度都小于64字节