《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:

typeencoding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

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