【Redis笔记-3】Redis数据类型

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1 开篇明志

在前一章《【Redis笔记-2】内部数据结构》 中介绍了Redis内部的数据结构：

• 简单动态字符串sds
• 双端链表
• 字典
• 跳跃表

Redis的内存映射数据结构：

• 整数集合
• 压缩列表ziplist

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从本章开始，将介绍数据结构是如何在redis中工作的。

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2.redisObject 内部实现

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。

对象整体设计思路：

• redisObject对象
• 基于redisObject对象的类型检查
• 基于redisObject对象的显式多态函数
• 对redisObject进行分配、共享和销毁的机制

由于 Redis 是C开发的， 所以通过结构体来模仿对象的“多态”，void *ptr 可以指向任意数据类型。

Redis 中的每个对象都由一个 redisObject 结构表示。

redisObject的定义：

/* * Redis 对象 */typedef struct redisObject {    // 类型    unsigned type:4;    // 对齐位    unsigned notused:2;    // 编码方式    unsigned encoding:4;    // LRU 时间（相对于 server.lruclock）    unsigned lru:22;    // 引用计数    int refcount;    // 指向对象的值    void *ptr;} robj;

其中type、encoding、ptr是最重要的3个属性：

• type：redisObject的类型，字符串、列表、集合、有序集、哈希表

类型常量 对象的名称 REDIS_STRING 字符串对象 REDIS_LIST 列表对象 REDIS_HASH 哈希对象 REDIS_SET 集合对象 REDIS_ZSET 有序集合对象

• encoding：底层实现结构，字符串、整数、跳跃表、压缩列表等
• ptr：实际指向保存值的数据结构

3.编码和底层实现

Examples:

• 如果一个redisObject对象:

  • type = REDIS_LIST ，
  • encoding = REDIS_ENCODING_LINKEDLIST
    那么这个对象就是一个 Redis 列表，它的值保存在一个双端链表内，而 ptr 指针就指向这个双端链表；

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• 如果一个redisObject对象:
  
  • type = REDIS_HASH
  • encoding = REDIS_ENCODING_ZIPMAP
    那么这个对象就是一个 Redis 哈希表，它的值保存在一个 zipmap 里，而 ptr 指针就指向这个 zipmap 。

对象的 ptr 指针指向对象的底层实现数据结构， 而这些数据结构由对象的 encoding 属性决定。

encoding 属性记录了对象所使用的编码， 也即是说这个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_RAW 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

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每种类型的对象都至少使用了两种不同的编码, 下面表格展示了每种数据类型可以使用的编码类型。

可以理解为 (一种数据结构) : (多个数据编码), 一对多的形式。

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

4.操作对象时发生了什么

• 根据key，查看数据库中是否存在对应的redisObject，没有就返回null
• 查看redisObject的type是否和要执行的操作相符
• 根据redisObject的encoding属性选择对应的数据结构
• 返回处理结果

此外，Redis还是用共享内存。通过预分配一些常见的值对象，并在多个数据结构之间共享这些对象，避免了重复分配，节约内存。同时也节省了CPU时间

如图所示：

三个列表的值分别为：

• 列表 A ： [20130101, 300, 10086]
• 列表 B ： [81, 12345678910, 999]
• 列表 C ： [100, 0, -25, 123]

最后，Redis 通过引用计数技术实现了对象共享机制， 通过让多个数据库键共享同一个对象来节约内存。 同时，如果在发现被引用数量为0时候，就可以回收了。

本部分写作时间： 12.05.2017

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5.字符串

未完待续……