《Redis 设计与实现》笔记 - 对象

Redis 中的数据结构有简单动态字符串、链表、字典、跳跃表等等。但是 Redis 并没有直接使用这些数据结构来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构创建了一个对象系统，包括有 字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象 和 有序集合对象 这五种类型的对象。

Redis 创建对象系统的好处：

1. 可以根据对象的类型来判断是否可以执行某个命令；

2. 可以针对不同场景，为对象设置不同的数据结构，从而优化对象在不同场景下的使用效率。

Redis 的对象系统还实现了基于 引用计数 的内存回收机制：当某个对象不再被使用时，这个对象所占用的内存就会被自动释放。Redis 的对象系统还基于 引用计数 实现了对象共享机制，使得 Redis 在适当的条件下，可以共享同一个值对象。

Redis 的对象记录了访问时间的信息，在服务器开启 maxmemory 功能的情况下，长时间未使用的对象可能会优先被删除。

数据结构

Redis 使用对象来表示数据库中的键值对，每次在 Redis 中创建一个新的键值对时，Redis 至少会创建两个对象，一个对象用于键值对的键，一个对象用于键值对的值。

Redis 中的每个对象都是由一个 redisObject 结构表示

typedef struct redisObject {

    // 类型
    unsigned type:4;

    // 编码
    unsigned encoding:4;

    // 指向底层实现数据结构的指针
    void *ptr;

    // ...

} robj;

对象中的字段描述：

1. type 属性记录了对象的类型，值为以下常量之一；

   1. REDIS_STRING 字符串对象

   2. REDIS_LIST 列表对象

   3. REDIS_HASH 哈希对象

   4. REDIS_SET 集合对象

   5. REDIS_ZSET 有序集合对象

2. encoding 属性记录了对象所使用的编码，即实现对象所使用的数据结构，值为以下常量之一；

   1. REDIS_ENCODING_INT long 类型的整数

   2. REDIS_ENCODING_EMBSTR embstr 编码的简单动态字符串

   3. REDIS_ENCODING_RAW 简单动态字符串

   4. REDIS_ENCODING_HT 字典

   5. REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 链表

   6. REDIS_ENCODING_ZIPLIST 压缩列表

   7. REDIS_ENCODING_INTSET 整数集合

   8. REDIS_ENCODING_SKIPLIST 跳跃表和字典

每个对象都至少可以使用两种不同的数据结构来实现，具体的对象关系如下：

type	encoding	含义
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_INT	使用 整数集合 实现 字符串对象
REDIS_ENCODING_EMBSTR	使用 embstr 编码的简单动态字符串 实现 字符串对象
REDIS_ENCODING_RAW	使用 简单动态字符串 实现 字符串对象
REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用 压缩列表 实现 列表对象
REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	使用 链表 实现 列表对象
REDIS_HASH	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用 压缩列表 实现 哈希对象
REDIS_ENCODING_HT	使用 字典 实现 哈希对象
REDIS_SET	REDIS_ENCODING_INTSET	使用 整数集合 实现 集合对象
REDIS_ENCODING_HT	使用 字典 实现 集合对象
REDIS_ZSET	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用 压缩列表 实现 有序集合对象
REDIS_ENCODING_SKIPLIST	使用 跳跃表和字典 实现 有序集合对象

Redis 可以根据不同的使用场景来为一个对象设置不同的编码，从而优化对象在某个场景下的使用效率。例如，当列表对象包含的元素比较少时，Redis 会使用压缩列表作为对象的底层实现：

1. 因为压缩列表比链表更加节省内存，并且在元素数量比较少时，在内存中以连续块方式保存的压缩列表会比链表更快地加载到 CPU 缓存中；

2. 随着列表对象包含的元素越来越多，使用压缩列表来保存元素的优势会逐渐消失，此时 Redis 会将对象的底层实现从压缩列表转向功能更强、也更适合保存大量元素的链表。

相关命令

• TYPE 命令可以以字符串的形式，返回值对象的类型

• OBJECT 命令可以检查值对象的内部信息，例如 object refcount foo 可以查看值对象的引用计数、object encoding foo 可以查看值对象的编码