Redis对象
概述
Redis并没有使用基础数据结构去实现键值数据库,而是基于数据结构封装了一个个对象。
类型和编码
由于Redis是键值数据库,所以每次存储数据时,至少包含两个对象,即K、V对应的对象。其数据结构如下所示
class RedisObject{
// 类型
int type;
// 编码
int encoding;
// 指向底层数据结构指针
Object ptr;
// 引用计数
int refcount;
// 上次被访问时间
int lru;
}
-
类型(type),常用类型如下
类型常量 名称 REDIS_STRING 字符串 REDIS_LIST 链表 REDIS_HASH 哈希表 REDIS_SET 集合 REDIS_ZSET 有序集合 -
编码常量(encoding),如下
类型 编码对应的底层数据结构 REDIS_ENCODING_INT long类型的整数 REDIS_ENCODING_EMBSTR embstr
格式的简单动态字符串实现REDIS_ENCODING_RAW 简单动态字符串 REDIS_ENCODING_HT 哈希表 REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 双端链表 REDIS_ENCODING_ZIPLIST 压缩链表和字典 REDIS_ENCODING_SKIPLIST 跳跃表 REDIS_ENCODING_INTSET 整数集合 redis中每种对象至少拥有两种实现。对应的关系如下
redis对象 编码类型 描述 REDIS_STRING REDIS_ENCODING_EMBSTR embstr
编码的stringREDIS_STRING REDIS_ENCODING_ROW 简单动态字符串实现的string REDIS_STRING REDIS_ENCODING_INT 整数值编码的string REDIS_LIST REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 双端链表实现的链表 REDIS_LIST REDIS_ENCODING_ZIPLIST 压缩链表实现的链表 REDIS_HASH REDIS_ENCODING_HT 哈希表实现的字典 REDIS_HASH REDIS_ENCODING_ZIPLIST 压缩链表实现的字典 REDIS_SET REDIS_ENCODING_INTSET 整数集合实现的集合 REDIS_SET REDIS_ENCODING_HT 哈希表实现的集合 REDIS_ZSET REDIS_ENCODING_ZIPLIST 压缩链表实现的有序集合 REDIS_ZSET REDIS_ENCODING_SKIPLIST 跳表实现的有序集合 -
字符串对象:字符串对象在可用long类型表示时底层数据结构使用
int
编码,当无法使用long
表示并且字符长度小于32字节时使用embstr
编码,超过32字节时使用row
编码。embstr
编码和row
编码底层数据结构都是sds
,不同的是embstr
由于固定了最长只能是32字节,所以内存可以并且是一次性分配的,sds
和redisObject
在一段连续的内存中,而row
是分两次进行内存分配。 -
列表对象:列表对象底层有两个实现一个是
LinkedList
,另一个是ZipList
,其实猜也能猜出,ZipList
是为了节省空间。当保存的字符串元素长度小于64并且元素数量小于512个时使用ZipList
作为底层实现,其它情况都是用LinkedList
作为底层实现。! -
哈希对象:哈希对象也有两个底层实现,一个是
ZipList
即压缩链表,另一个则是Ht
哈希表,压缩链表是每次都存两个元素即键值,键在前,值在后。编码转换的条件也是和列表对象一样,即不能满足zipList
条件的使用Ht
实现,即当保存的字符串元素长度小于64并且元素数量小于512个时使用ZipList
作为底层实现,否则使用Ht
实现。 -
集合对象:集合对象的底层实现包括
Ht
和IntSet
,其中Ht
作为底层实现时,其键保存着集合元素,值都为Null
。当集合元素数量小于512时并且元素都为整数值时使用IntSet
作为底层实现,其他时候使用hashtable编码。 -
有序集合对象:有序集合对象的底层实现时
ZipList
或SkipList
,使用ZipList
作为底层实现时,第一个值保存元素的值,第二个值保存元素的分值。此外无论是使用ZipList
还是使用SkipList
作为底层实现,都会创建一个Ht
用于保存分值到元素值的映射,从而达到O(1)的查询效率。
类型检查与命令多态
Redis的命令在执行前会对命令作类型检查,看当前数据对象是否支持当前命令,类似于Java中,众多实现类都继承了该类的方法,但由于不支持只能抛出Unsupported Exception
。同时,也可能存在多个实现类支持这一方法,这也是属于一种多态。
内存回收和对象共享
C语言中不存在内存回收机制,所以Redis自己实现了一套通过引用技术法的内存回收机制,在每个redisObject
中有一个refcount
属性记录了被引用的次数。除了为了回收之外,引用计数还可以做到内存共享的作用。即存在想用某一对象将其引用技术加1而不是直接删除。由于共享字符串的复杂性以及不确定性,使得Redis只会初始化从0-9999的整数作为共享对象。
对象空转时长
RedisObject
除了以上几个属性,还有一个就是lru
对象上次访问时间,通过当前时间减去lru
就可以获得对象的空转时长。