【Redis设计与实现】第一部分 ：Redis数据结构和对象 总结

简单动态字符串：SDS

【Redis笔记】简单动态字符串（SDS）_暮色_年华的博客-CSDN博客_sds动态字符串

链表：linkedlist

【Redis笔记】数据结构与对象：链表_暮色_年华的博客-CSDN博客_对象链表

字典:hashtable、map

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跳跃表：skiplist

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整数集合：intset

【redis设计与实现】数据结构：整数集合（intset）_暮色_年华的博客-CSDN博客

压缩列表:ziplist

【Redis笔记】压缩列表（ziplist）_暮色_年华的博客-CSDN博客

对象：

使用对象的好处：

（1）根据对象的类型来判断一个对象是否可以执行给定的指令

（2）可以针对不同的使用场景为对象设置多种不同的数据结构实现

对象的类型和编码：

Redis每个对象都由一个redisObject结构表示

type：记录对象的类型

Redis的键总是一个字符串对象。

encoding：决定对象的数据结构

好处：通过encoding属性来设定对象使用的数据结构，提升了Redis的灵活性和效率，因为Redis可以根据不同的使用场景来为一个对象设置不同的数据结构，从而优化对象在某一场景的效率。

 ptr指针：指向对象的底层实现的数据结构

字符串对象：

三种编码方式：int，raw，embstr

(1)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用long类型表示，那么字符串对象会将整数值保存在字符串对象结构的ptr属性中，并将encoding设置为REDIS_ECODING_INT.

(2)如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度大于32字节，那么字符串对象将使用SDS来保存这个字符串值，并将对象的编码设置为REDIS_ENCODING_RAW

(3)如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度小于等于32字节，那么字符串对象使用embstr编码的方式来保存这个字符串值。

说明：long double类型的浮点数在Redis中也作为字符串值来保存。浮点数<->字符串

编码转换：

int->raw:对象保存的不再是整数值

embstr->raw:由于embstr只读，如果对embstr执行任何的修改命令，程序首先将对象的编码从embstr转换为raw，然后执行修改命令。

列表对象:

两种数据结构实现方式：ziplist，linkedlist

1、使用ziplist实现时，每个压缩列表节点保存了一个列表元素。

2、使用linkedlist实现时，每个双端链表节点都保存了一个字符串对象，每个字符串对象都保存了一个列表元素。

字符串对象时Redis5种类型的对象种唯一一种会被其他四种类型对象嵌套的对象

编码转换：

 

哈希对象：

两种实现方式：ziplist，hashtable

1、使用ziplist实现时，每当有新的键值对加入哈希对象时，程序会先保存了键的节点加到表尾，然后把值的节点加到表尾

（1）同一个键值对的两个节点总是紧挨在一起

（2）先添加的键值对在表头，后添加的键值对在表尾。

2、使用hashtable实现时，键值对使用字典键值对保存。字典中的每个键和值都是一个字符串对象。

编码转化：

 

集合对象：

两种编码方式：intset，hashtable

1、使用intset时，集合对象的所有元素被保存在intset中。

2、使用hashtable时，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，值全部设为null

编码转换：

 

有序集合对象：

两种编码方式：ziplist，skiplist

1、使用ziplist时，每个集合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，第二个元素保存元素的分值。

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

2、使用skiplist时，使用zset结构实现，包括字典和跳跃表。

（1）跳跃表按分值从小到大保存了所有元素集合，每个跳跃表节点保存了一个集合元素：object属性保存成员，score保存分值。如果只使用字典，保持有序时间O(logn)，空间O（n）

（2）字典为有序集合创建一个从成员到分值的映射，字典中 的每个键值对都保存了一个集合元素。可以通过O（1）查找给定成员的分值。如果只使用跳跃表，O(logn)

（3）zset结构同时使用跳跃表和字典来保存集合元素，但是它们通过指针来共享相同的元素的成员和分值。所以同时使用它们不会浪费额外的内存。

编码转换：

 

Redis对象的特性：

类型检查：

Redis用于操作键的命令可以分为两种：

可以对任何类型的键执行；只能对特定类型的键执行。

在执行一个类型特定的命令之前，Redis会检查键的类型，然后再决定是否执行命令。

命令多态：

Redis根据值对象的编码方式，选择合适的代码实现命令。

基于类型的多态：无论输入的键是什么类型，命令都可以正确的执行

基于编码的多态：一个命令可以同时用于处理多种不同的编码

内存回收：

Redis在对象系统中构建了一个引用计数实现内存回收机制，程序可以跟踪对象的引用计数信息，在适当时候自动释放对象并进行内存回收。

 

对象共享：

对象的引用计数可以实现对象共享。

在Redis中，让多个键共享同一个值的对象：

（1）让键的值指针指向一个现有的对象。

（2）将共享对象的引用计数加1

共享对象机制对于节约内存有帮助，保存相同值对象越多，对象共享机制就能节约越多内存。

（1）Redis会在初始化服务器时，创建0~9999所有整数值的字符串对象作为共享对象。

（2）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：