《Redis设计与实现》（二）对象

一、对象的类型和编码

Redis中每个对象都有一个redisObject结构表示：

typedef struct redisObject {
  unsigned type:4;           // 类型
  unsigned encoding:4;        // 编码
  void *ptr;                  // 指向底层实现数据结构的指针
}robj;

type类型: 对于Redis来说，键总是一个字符串对象，值则可以是下面五种对象；当我们称呼XX键时，表示值为XX对象，如列表键；

类型常量	对象名称
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

二、字符串对象

唯一一种会被其他四种对象嵌套的对象；
字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr；

1）如果为int，则字符串对象保存为整数值，这个整数值可以用long类型表示，那么字符串对象会将整数保存在字符串对象结构的ptr属性里；

2）如果为raw，则字符串对象保存长度大于39字节的字符串，使用SDS类型保存；

3）如果为embstr,则字符串对象保存长度小于等于39字节的字符串，这是专门用于保存短字符串的优化编码方式；和raw一样，也是用redisObject类型和sds类型保存，但raw需要两次内存分配函数分别创建redisObject和sds，但embstr则将redisObject和sds创建在一块连续区域中；所以也只需一次内存释放函数，并带来缓存的优势。此外，浮点数也会通过embstr方式保存（字符串转浮点数）；

int在执行一些命令使得存储的对象不是整数值时，编码方式会变为raw；
embstr编码的字符串对象实际上是只读的，任何对其的修改，都会将其转换为raw编码然后再执行修改命令；

三、列表对象

列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist；

1）ziplist编码的列表对象使用压缩列表作为底层实现，每个压缩列表节点保存一个列表元素。

2）linkedlist编码的列表对象使用双端链表作为底层实现，每个双端链表节点都保存了一个字符串对象（注意，是字符串对象而不是字符串数据结构，需要有redisObject结构），而每个字符串对象都保存了一个列表元素。

使用ziplist的条件，不满足则使用linkedlist：
1） 当列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于64字节；
2）保存的元素数量小于512个；

四、哈希对象

哈希对象的编码可以是ziplist或者hashtable；

1）ziplist编码的哈希对象使用压缩列表作为底层实现，每当有新的键值对要加入哈希对象时，查询会先将八婆村了键的压缩列表节点对入到压缩列表表尾，然后再将保存了值得压缩列表节点推入到压缩列表表尾；（也就是说，每个键值对在压缩列表中占了两个节点，键在前值在后）；

2）hashtable编码使用字典作为底层实现，每个键值对都使用字典的一个键值对来保存，键和值都是字符串对象；

使用ziplist的条件，不满足则使用hashtable：
1）当哈希对象保存的所有键和值的字符串的长度都小于64字节；
2）保存的元素数量小于512个；

五、集合对象

集合对象的编码可以是intset或者hashtable

1）intset编码的集合对象使用整数集合作为底层实现，集合对象包含的所有元素都被保存在整数集合里；

2） 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，值为NULL；

使用intset的条件，不满足则使用hashtable：
1） 当集合对象保存的所有元素都是整数值；
2）保存的元素数量小于512个；

六、有序集合对象

有序集合的每个元素有两个值，一个分值用来表示元素的大小（double），一个为元素值（字符串对象）
有序集合的编码可以是ziplist或者skiplist；

1）ziplist编码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节点来保存，一个保存元素值，一个保存元素的大小分值；集合中的元素按分值从小到大排列；

2）skiplist编码的使用zset结构作为底层实现，包含了一个字典和一个跳跃表；如下面代码所示，zsl跳跃表按照分值从小到大保存了所有集合元素。通过跳跃表，程序可以对有序集合进行范围操作，如ZRANK等；而dict的键保存有有序集合的键，值保存着有序集合的分值，这样有序集合就可以用O(1)查询出元素的分值大小。此外，zsl和dict每个节点的中保存和元素值和分值都分别通过指针指向同一块内存，不会有太多空间浪费。

typedef struct zset{
  zskiplist *zsl;
  dict *dict;
}zset;

使用ziplist的条件，不满足则使用skiplist：
1） 当集合对象保存的所有元素成员的长度都小于64字节；
2）保存的元素数量小于128个；

七、内存回收

Redis在自己的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，通过这一机制，程序可以通过跟踪对象的引用计数信息，在适当的时候自动释放对象并进行内存回收。

typedef struct redisObject {
  unsigned type:4;           // 类型
  unsigned encoding:4;        // 编码
  void *ptr;                  // 指向底层实现数据结构的指针

  int refcount;               // 引用计数
}robj;

在内存回收的使用中，对象的引用计数信息会跟随着对象的使用状态而不断变化：创建时为1；每被一个程序使用，便加一；而不再被一个程序使用则减一；当为0时，对象所占用的内存会被释放。

引用计数也用在对象共享，当使用到已经有的对象时，可以将值指针指向该对象，将引用计数加一,可以节约内存空间；目前而言，Redis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1到9999的所有整数值，当用到时，可以共享对象，而不是新创建对象。 可以在字符串键中使用，也可以使用在数据结构中嵌套了字符串对象的对象。

typedef struct redisObject {
  unsigned type:4;           // 类型
  unsigned encoding:4;        // 编码
  void *ptr;                  // 指向底层实现数据结构的指针

  int refcount;               // 引用计数

  unsigned lru:22;           // 空转时长
}robj;

空转时长: 该属性记录了对象最后一次被命令程序访问的时间；当服务器内存达到阈值时，会将空转时间较高的那部分键优先释放掉。