目录

对象

对象的类型与编码

类型

编码和底层实现

字符串对象

编码的转换

列表对象

哈希对象

集合对象

有序集合对象

类型检查与命令多态

类型检查的实现

多态命令的实现

内存回收

对象共享

对象的空转时长

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对象

对象的类型与编码

当我们在Redis的数据库中新创建一个键值对时，我们至少会创建两个对象，一个对象用作键值对的键，另一个对象用作键值对的值。

 

类型

type属性记录了对象的类型

 

编码和底层实现

对象的ptr指针指向对象的底层实现数据结构

encoding属性记录了对象所使用的编码

 

字符串对象

字符串对象的编码可以是int、raw、embstr

字符串值大于39字节，编码为raw

字符串值小于等于39字节，编码为embstr

区别：raw编码会调用两次内存分配函数来分别创建redisObject结构和sdshdr结构，而embstr编码则会通过调用一次内存分配函数来分配一块连续的空间，空间中依次包含redisObject和sdshdr两个结构

embstr编码的字符串对象来保存短字符串值有以下好处：

1. Embstr编码将创建字符串对象所需的内存分配次数从2次降为1次
2. 释放embstr编码的字符串对象只需要调用一次内存释放函数，而释放raw编码的字符串对象需要调用两次内存释放函数
3. 因为embstr编码的字符串对象的所有数据都保存在一块连续的内存里，所以这种编码的字符串对象比起raw编码的字符串对象能够更好的利用缓存带来的优势

Long double类型表示的浮点数在Redis中也是作为字符串值来保存的

 

编码的转换

当我们对象中保存的不再是整数值，而是一个字符串值，那么字符串对象的编码将从int变为raw

embstr编码的字符串对象实际上是只读的，当我们对embstr编码的字符串对象执行任何修改命令时，程序会先将对象的编码从embstr转为raw，然后再执行修改命令，因此，一个embstr编码的字符串再修改后，就会变成一个raw编码的字符串对象。

列表对象

列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist

ziplist

 

linkedlist

 

linkedlist编码的列表对象使用双端链表作为底层实现，每个双端链表节点(node)都保存了一个字符串对象，而每个字符串对象都保存了一个列表元素

字符串对象是Redis五种类型的对象中唯一一种会被其它四种对象嵌套的对象

编码转换

1. 列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于64字节
2. 列表对象保存的元素数量小于512个

不能满足这个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或者hashtable

ziplist

1. 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，保存值的节点在后
2. 先添加到哈希对象中的键值对会被放在压缩列表的表头方向，而后添加到哈希对象中的键值对会被放在压缩列表的表尾方向

 

 

hashtable

hashtable编码的哈希对象使用字典作为底层实现，哈希对象中的每个键值对都使用一个字典键值对来保存：

1. 字典的每个键都是一个字符串对象，对象中保存了键值对的键
2. 字典的每个值都是一个字符串对象，对象中保存了键值对的值

 

编码转换

当哈希对象同时满足以下两个条件时，哈希对象使用ziplist编码：

1. 哈希对象保存的所有键值对的键和值的字符串长度都小于64字节
2. 哈希对象保存的键值对数量xiaoyu512个

不能满足这两个条件的哈希对象需要使用hashtable编码

集合对象

集合对象的编码可以是intset或者hashtable

Intset

 

Hashtable

hashtable编码的集合对象使用字典作为底层实现，字典的每个键都是一个字符串对象，每个字符串对象包含了一个集合元素，而字典的值则全部被设置为NULL

 

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：

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

不能满足这两个条件的集合对象需要使用hashtable编码

有序集合对象

有序集合的编码可以是ziplist或者skiplist

Ziplist

Ziplist编码的有序集合对象使用压缩列表作为底层实现，每个集合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(member),而第二个元素则保存元素的分值(score)

 压缩列表内的集合元素按分值从小到大进行排序，分支较小的元素被放置在靠近表头的位置，而分值较大的元素被放置在靠近表尾的位置

 

Skiplist

 

有序集合为什么需要同时使用跳跃表和字典来实现？

同时使用字典和跳跃表的性能会更高。如果只使用字典来实现有序集合，那么虽然以O(1)复杂度查找成员的分值这一特性会被保留，但因为字典以无序的方式来保存集合元素，所以每次在执行范围操作时，程序都需要对字典保存的所有元素进行排序，完成这种排序至少O(NlogN)时间复杂度，以及额外的O(N)内存空间。

 另一方面，如果只是用跳跃表来实现有序集合，那么跳跃表执行范围型操作的所有优点都会被保留，但没有了字典，所以根据成员查找分值这一操作的复杂度将从O(1)上升为O(logN)。

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:

1. 有序集合保存的元素数量小于128个
2. 有序集合保存的所有元素成员的长度都小于64字节

不能满足以上两个条件的有序集合对象将使用skiplist编码

类型检查与命令多态

类型检查的实现

 

多态命令的实现

我们可以将DEL、EXPIRE、TYPE等命令也成为多态命令，因为无论输入键是什么类型，这些命令都可以正确运行。

DEL、EXPIRE等命令与LLEN等命令的区别在于，前者是基于类型的多态——一个命令可以同时用于处理多种不同类型的键，而后者是基于编码的多态——一个命令可以同时用于处理多种不同编码。

 

内存回收

Redis在自己对象系统中构建了一个引用计数技术实现的内存回收机制

1. 再创建一个新对象时，引用计数的值会被初始化为1
2. 当对象被一个新程序使用时，它的引用计数值会被增一
3. 当对象不再被一个程序使用时，它的引用计数值会被减一
4. 当对象的引用计数值变为0时，对象所占用的内存会被释放

对象共享

多个键共享同一个值对象需要执行以下两个步骤：

1. 将数据库键的值指针指向一个现有的值对象
2. 将被共享的值对象的引用计数增一

 

Redis会在初始化服务器时，创建一万个字符串对象，这些对象包含了从0到9999的所有整数值，当服务器需要用到值为0到9999的字符串对象时，服务器就会使用这些共享对象，而不是新对象。

为什么Redis不共享包含字符串的对象？

  字符串对象值相对更加复杂，而一个共享对象保存的值越复杂，验证共享对象和目标对象是否相同所需的复杂度就会越高，消耗的CPU时间也会越多，因此，尽管共享更复杂的对象可以节约更多的内存，但受到CPU时间的限制，Redis只对包含整数值的字符串对象进行共享。

对象的空转时长

 

lru，该属性记录了对象最后一次被命令程序访问的时间

空转时长=当前时间-lru

注意：

如果服务器打开了maxmemory选项，并且服务器用于回收内存的算法为volatile-lru或者allkeys-lru，那么当服务器占用的内存数超过了maxmemory选项所设置的上限值时，空转时长较高的那部分键会优先被服务器释放，从而回收内存。