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【死磕 Redis】----- Redis 数据结构：对象（RedisObject）

2021-06-27 21:33:25 作者：互联网

原文：https://www.topjava.cn/category/1391389927996002304 『chenssy』

在前面几篇文章中，小编陆陆续续介绍了 Redis 用到的所有主要数据结构，如比如简单动态字符串（SDS）、字典(dict)、压缩列表(ziplist)、整数集合（ intset）、跳跃表（skiplist）。然而 Redis 并没有直接使用这些数据结构来实现键值对的数据库，而是在这些数据结构之上又包装了一层 RedisObject（对象），RedisObject 有五种对象：字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象。

redisObject 定义在 redis.h 文件中：

    typedef struct redisObject {
        unsigned type:4;
        unsigned encoding:4;
        unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */
        int refcount;
        void *ptr;
    } robj;

其中各字段的含义如下：

4 位的 type 表示具体的数据类型。Redis 中共有 5 种数据类型。2^4 = 8 足以表示这些类型。

/* Object types */
#define REDIS_STRING 0
#define REDIS_LIST 1
#define REDIS_SET 2
#define REDIS_ZSET 3
#define REDIS_HASH 4

4 位的 encoding 表示该类型的物理编码方式，同一种数据类型可能有不同的编码方式。目前 Redis 中主要有8种编码方式：

    #define REDIS_ENCODING_RAW 0     /* Raw representation */
    #define REDIS_ENCODING_INT 1     /* Encoded as integer */
    #define REDIS_ENCODING_HT 2      /* Encoded as hash table */
    #define REDIS_ENCODING_ZIPMAP 3  /* Encoded as zipmap */
    #define REDIS_ENCODING_LINKEDLIST 4 /* Encoded as regular linked list */
    #define REDIS_ENCODING_ZIPLIST 5 /* Encoded as ziplist */
    #define REDIS_ENCODING_INTSET 6  /* Encoded as intset */
    #define REDIS_ENCODING_SKIPLIST 7  /* Encoded as skiplist */

lru字段表示当内存超限时采用LRU算法清除内存中的对象。
refcount表示对象的引用计数。
ptr指针指向真正的存储结构。

下图展示了 redisObject 、Redis 所有数据类型、以及 Redis 所有编码方式（底层实现）三者之间的关系:

下面就这幅图来一一阐述每个数据类型的实现，由于底层实现都已经在前面文章分析了，所以不介绍了，如有不懂的参考以下链接：

字符串对象 STRING

字符串对象的 encoding 有三种，分别是：int、raw、embstr。

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 类型标识，那么字符串对象会将整数值保存在 ptr 属性中，并将 encoding 设置为 int。如：

127.0.0.1:6379> set number 1234
OK
127.0.0.1:6379> object encoding number
"int"

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串的长度大于 44 字节，那么字符串对象将使用一个简单动态字符串（SDS）来保存这个字符串值，并将对象的编码设置为 raw。如：

127.0.0.1:6379>  set str "Spring Boot lets you externalize your configu"
OK
127.0.0.1:6379> strlen str
(integer) 45
127.0.0.1:6379> object encoding str
"raw"

如果这个字符串的长度小于 45 字节，那么字符串对象将使用 embstr 编码的方式来保存这个字符串值了。

127.0.0.1:6379>  set str "Spring Boot lets you externalize your config"
OK
127.0.0.1:6379> strlen str
(integer) 44
127.0.0.1:6379> object encoding str
"embstr"

可能有小伙伴说，既然有了 raw 的编码方式，为什么还会有 embstr 的编码方式呢？因为 embstr 编码是专门用于保存短字符串的一种优化编码方式，它具有如下优点：

embstr 编码将创建字符串对象所需的内存分配次数从 raw 编码的两次降低为一次
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
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面，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地利用缓存带来的优势

哈希对象 HASH

哈希对象的编码有两种，分别是：ziplist、hashtable。

当哈希对象保存的键值对数量小于 512，并且所有键值对的长度都小于 64 字节时，使用压缩列表存储；否则使用 hashtable 存储。这两个条件是可以修改的。见 hash-max-ziplist-value 和 hash-max-ziplist-entries。

下面将演示一番：

# 插入一个 value 不超过 64 字节的键值对
127.0.0.1:6379> hset book name "sikeRedis"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding book
"ziplist"
# 插入一个 value 为 64 字节的键值对
127.0.0.1:6379> hset person des "chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding person
"ziplist"
# value 增大到 65 字节
127.0.0.1:6379> hset person des "chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy1chenssy11"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> object encoding person
"hashtable"

我们看到当我们插入一个 value 为 64 字节的键值对时，类型依然是 ziplist，当把 value 调整到 65 个字节的时候，对象的编码也由 ziplist 变为 hashtable 了。

下面演示因为键值对数量过多引起的编码转换的情况：

# 插入 512 个键值对
127.0.0.1:6379> eval "for i = 1,512 do  redis.call('HSET',KEYS[1],i,i) end " 1 "numbers"
(nil)
127.0.0.1:6379> hlen numbers
(integer) 512
# 编码为 ziplist
127.0.0.1:6379> object encoding numbers
"ziplist"
# 继续插入一个键值对
127.0.0.1:6379> hset numbers 513 "513"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hlen numbers
(integer) 513
# 编码变为 hashtable
127.0.0.1:6379> object encoding numbers
"hashtable"

以下的数据类型就不再演示了，具体流程和 hash 一致。

列表对象 LIST

列表对象的编码有两种： ziplist 和 linkedlist。

当列表对象可以同时满足以下两个条件时，列表对象使用 ziplist 编码：

列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于 64 字节
列表对象保存的元素数量小于 512 个
如果不能同时满足这两个条件，列表对象则使用 linkedlist

以上两个条件的是可以修改的，见 list-max-ziplist-value 和 list-max-ziplist-entries。

集合对象 SET

集合对象的编码有两种：intset 和 hashtable。

当集合对象可以同时满足一下两个条件时，对象使用 intset 编码：

集合对象保存的所有元素都是整数值
集合对象保存的元素数量不超过 512 个

如果不能满足这两个条件的集合对象需要使用 hashtable 编码。其中第二条件可以修改配置文件修改：set-max-intset-entries。

有序集合对象 ZSET

有序集合的编码也有两种：ziplist 和 skiplist。

当有序集合对象可以同时满足以下两个条件，对象使用 ziplist 编码：

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

不能同时满足以上两个条件的有序集合将使用 skiplist 编码。且上述两个条件可以通过配置文件修改，参数见：zset-max-ziplist-entries 和 zset-max-ziplist-value

参考

《Redis 设计与实现》

标签：0.1,127.0,对象,ziplist,RedisObject,Redis,6379,-----
来源： https://blog.csdn.net/chenssy/article/details/118280266