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Redis数据结构与对象

Redis数据结构与对象

作者: 蓝色猫猫 | 来源:发表于2022-07-15 20:16 被阅读0次

    1.简单动态字符串

    每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS值,Redis是C语言写的。

    image.png

    与C字符串的区别:

    • 常数复杂度获取字符串长度

    • 杜绝缓冲区溢出

    C字符串不记录长度,如果两个C字符串前后紧挨在一起,这时候扩展前字符串时,后字符串就会被覆盖。

    • 减少修改字符串时内存重分配的次数

    结构体的free,就是处理分配的空间大小,如果你要扩展的话,可以探索是否有足够空间,够的话直接修改free,不够再重分配,缩短一定不用重分配了,直接缩短就行了。

    • 二进制安全

    • 兼容部分C字符串函数

    2.链表

    链表广泛运用与Redis的各个功能,例如:列表键、发布与订阅、慢查询、监视器等。

    image (1).png

    3.字典

    (1) 结构体

    字典所使用的的哈希表结构:

    image (2).png

    我们存进去的hash键值对是哈希表的节点

    image (1).png

    字典的结构体:

    d64ecd6c-f2f3-46ec-96b0-a16542c9b0e1.png

    整个关系是:字典>哈希表>键值对

    (2)存入过程

    • 先计算键值对的哈希值,根据哈希值模哈希表的节点数,得出键值对存入哪个节点中。解决哈希冲突的方法是拉链法

    • 当键值对越来越多的时候,为了维持负载因子在一定量,会进行rehash操作。rehash过程采用的是渐进式rehash

    4.跳跃表

    • 一种有序数据结构,它通过在每个节点中维持多个指向其他结点的指针,从而达到快速访问节点的目的。

    • 跳跃表支持平均Ologn,最坏On复杂度的查找复杂度,跳表实现比平衡二叉树简单。

    • 跳表只在有序集合键使用到了

    (1)跳表的实现

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    跳表用了两个结构体定义,相对复杂的是节点的结构体定义。

    跳跃表节点

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    • 每个节点都有一个数组,我们称作层,每一层都可以直接指向其他节点,只要层越多,访问节点速度越快。

    • 每层都有一个前进指针,还有个跨度,前进指针用来指向下一个节点,跨度记录前进指针跨了几个节点。

    5.整数集合

    数据结构如图:

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    • 整数集合是个集合,所以不会有重复值,只存放整数int8、int32、int64;

    • 整数集合底层实现是个数组contents,而且排好序的

    • contents的类型不是int8,真正的类型是由encoding的值决定的。

    升级与降级

    升级过程:

    1)根据新元素的类型,扩展数组底层的空间大小,并为新元素分配空间;

    2)将底层数组的所有元素换成对应的类型,并保证有序性的情况下放在正确的位置上;

    3)将新元素放入底层数组中;

    升级的好处:

    • 提升灵活性

    • 节约内存

    降级:整数集合不支持降级操作,一旦升级就不会降级。

    6.压缩列表

    • 压缩列表是列表键与哈希键的底层实现之一;

    • 压缩列表的结构包括:zlbytes、zltail、zllen、entrys;其中entrys是个列表,zlbyte表示整个压缩列表的大小,zltail是从压缩列表首地址到最后一个entry的地址偏移量;

    • entry由previous_entry_length、encoding、content组成,其中:

      • previous_entry_length保存上一个entry的长度,大小有1字节或者5字节,可用这个值来计算上一个节点的首地址
    • encoding记录了content的类型以及长度

    • 连锁更新:我们往一个压缩列表的首节点插入一个大于254字节的节点,这时,后面的那个节点的previous_entry_length就要从1字节编程5字节,这时就需要重分配内存,而重分配后,该节点后一个结点的previous_entry_length也要从1字节变成5字节,会导致连锁更新。

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