原來(lái)Redis的五種數(shù)據(jù)類型數(shù)底層結(jié)構(gòu)是這樣的
在Redis中會(huì)涉及很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如SDS，雙向鏈表、字典、壓縮列表、整數(shù)集合等等。Redis會(huì)基于這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自定義一個(gè)對(duì)象系統(tǒng)，而且自定義的對(duì)象系統(tǒng)有很多好處。
通過(guò)對(duì)以下的Redis對(duì)象系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，可以了解Redis設(shè)計(jì)原理以及初衷，為了我們?cè)谑褂肦edis的時(shí)候，更加能夠理解到其原理和定位問(wèn)題。
Redis 對(duì)象
Redis基于上述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自定義一個(gè)Object 系統(tǒng)，Object結(jié)構(gòu)：
- redisObject結(jié)構(gòu)：
- typedef struct redisObject{
- //類型
- unsigned type:4;
- //編碼
- unsigned encoding:4;
- //指向底層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針
- void *ptr;
- …..
- }
Object 系統(tǒng)包含五種Object：
- String：字符串對(duì)象
- List：列表對(duì)象
- Hash：哈希對(duì)象
- Set：集合對(duì)象
- ZSet：有序集合
Redis使用對(duì)象來(lái)表示數(shù)據(jù)庫(kù)中的鍵和值，即每新建一個(gè)鍵值對(duì)，至少創(chuàng)建有兩個(gè)對(duì)象，而且使用對(duì)象的具有以下好處：
1. redis可以在執(zhí)行命令前會(huì)根據(jù)對(duì)象的類型判斷一個(gè)對(duì)象是否可以執(zhí)行給定的命令
2. 針對(duì)不同的使用場(chǎng)景，為對(duì)象設(shè)置不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，從而優(yōu)化對(duì)象的不同場(chǎng)景夏的使用效率
3. 對(duì)象系統(tǒng)還可以基于引用計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)的內(nèi)存回收機(jī)制，自動(dòng)釋放對(duì)象所占用的內(nèi)存，或者還可以讓多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵共享同一個(gè)對(duì)象來(lái)節(jié)約內(nèi)存。
4. redis對(duì)象帶有訪問(wèn)時(shí)間記錄信息，使用該信息可以進(jìn)行優(yōu)化空轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)較大的key，進(jìn)行刪除!
對(duì)象的ptr指針指向?qū)ο蟮牡讓蝇F(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由對(duì)象的encoding屬性決定，對(duì)應(yīng)關(guān)系：
每種Object對(duì)象至少有兩種不同的編碼，對(duì)應(yīng)關(guān)系：
String對(duì)象
字符串對(duì)象編碼可以int 、raw或者embstr，如果保存的值為整數(shù)值且這個(gè)值可以用long類型表示，使用int編碼，其他編碼類似。
比如：int編碼的String Object
- redis> set number 520
- ok
- redis> OBJECT ENCODING number
- "int"
String Object結(jié)構(gòu)：
String 對(duì)象之間的編碼轉(zhuǎn)換
int編碼的字符串對(duì)象和embstr編碼的字符串對(duì)象在條件滿足的情況下，會(huì)被轉(zhuǎn)換為raw編碼的字符串對(duì)象。
比如：對(duì)int編碼的字符串對(duì)象進(jìn)行append命令時(shí)，就會(huì)使得原來(lái)是int變?yōu)閞aw編碼字符串
List對(duì)象
list對(duì)象可以為ziplist或者為linkedlist，對(duì)應(yīng)底層實(shí)現(xiàn)ziplist為壓縮列表，linkedlist為雙向列表。
- Redis>RPUSH numbers “Ccww” 520 1
用ziplist編碼的List對(duì)象結(jié)構(gòu)：
用linkedlist編碼的List對(duì)象結(jié)構(gòu)：
List對(duì)象的編碼轉(zhuǎn)換：
當(dāng)list對(duì)象可以同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，list對(duì)象使用的是ziplist編碼：
1. list對(duì)象保存的所有字符串元素的長(zhǎng)度都小于64字節(jié)
2. list對(duì)象保存的元素?cái)?shù)量小于512個(gè)，
不能滿足這兩個(gè)條件的list對(duì)象需要使用linkedlist編碼。
Hash對(duì)象
Hash對(duì)象的編碼可以是ziplist或者h(yuǎn)ashtable
其中，ziplist底層使用壓縮列表實(shí)現(xiàn)：
- 保存同一鍵值對(duì)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)緊靠相鄰，鍵key在前，值vaule在后
- 先保存的鍵值對(duì)在壓縮列表的表頭方向，后來(lái)在表尾方向
hashtable底層使用字典實(shí)現(xiàn)，Hash對(duì)象種的每個(gè)鍵值對(duì)都使用一個(gè)字典鍵值對(duì)保存：
- 字典的鍵為字符串對(duì)象，保存鍵key
- 字典的值也為字符串對(duì)象，保存鍵值對(duì)的值
比如：HSET命令
- redis>HSET author name "Ccww"
- (integer)
- redis>HSET author age 18
- (integer)
- redis>HSET author sex "male"
- (integer)
ziplist的底層結(jié)構(gòu)：
hashtable底層結(jié)構(gòu)：
Hash對(duì)象的編碼轉(zhuǎn)換：
當(dāng)list對(duì)象可以同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，list對(duì)象使用的是ziplist編碼：
1. list對(duì)象保存的所有字符串元素的長(zhǎng)度都小于64字節(jié)
2. list對(duì)象保存的元素?cái)?shù)量小于512個(gè)，
不能滿足這兩個(gè)條件的hash對(duì)象需要使用hashtable編碼
Note：這兩個(gè)條件的上限值是可以修改的，可查看配置文件hash-max-zaiplist-value和hash-max-ziplist-entries
Set對(duì)象：
Set對(duì)象的編碼可以為intset或者h(yuǎn)ashtable
- intset編碼：使用整數(shù)集合作為底層實(shí)現(xiàn)，set對(duì)象包含的所有元素都被保存在intset整數(shù)集合里面
- hashtable編碼：使用字典作為底層實(shí)現(xiàn)，字典鍵key包含一個(gè)set元素，而字典的值則都為null
inset編碼Set對(duì)象結(jié)構(gòu)：
- redis> SAD number 1 3 5
hashtable編碼Set對(duì)象結(jié)構(gòu)：
- redis> SAD Dfruits “apple” "banana" " cherry"
Set對(duì)象的編碼轉(zhuǎn)換：
使用intset編碼：
1. set對(duì)象保存的所有元素都是整數(shù)值
2. set對(duì)象保存的元素?cái)?shù)量不超過(guò)512個(gè)
不能滿足這兩個(gè)條件的Set對(duì)象使用hashtable編碼
ZSet對(duì)象
ZSet對(duì)象的編碼 可以為ziplist或者skiplist
ziplist編碼，每個(gè)集合元素使用相鄰的兩個(gè)壓縮列表節(jié)點(diǎn)保存，一個(gè)保存元素成員，一個(gè)保存元素的分值，然后根據(jù)分?jǐn)?shù)進(jìn)行從小到大排序。
ziplist編碼的ZSet對(duì)象結(jié)構(gòu)：
- Redis>ZADD price 8.5 apple 5.0 banana 6.0 cherry
skiplist編碼的ZSet對(duì)象使用了zset結(jié)構(gòu)，包含一個(gè)字典和一個(gè)跳躍表
- Type struct zset{
- Zskiplist *zsl；
- dict *dict；
- ...
- }
skiplist編碼的ZSet對(duì)象結(jié)構(gòu)
ZSet對(duì)象的編碼轉(zhuǎn)換
當(dāng)ZSet對(duì)象同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，對(duì)象使用ziplist編碼
1. 有序集合保存的元素?cái)?shù)量小于128個(gè)
2. 有序集合保存的所有元素的長(zhǎng)度都小于64字節(jié)
不能滿足以上兩個(gè)條件的有序集合對(duì)象將使用skiplist編碼。
Note：可以通過(guò)配置文件中zset-max-ziplist-entries和zset-max-ziplist-vaule
