redis的对象包含5种对象:

• 字符串对象
• 列表对象
• 哈希对象
• 集合对象
• 有序集合对象

redis对象的好处

• 针对不同的使用场景,为对象设置多种不同的数据结构实现,优化对象不同场景下的使用效率.
• 对象实现了基于引用计数计数的内存回收机制
  1. 当redis不再使用某个对象的时候,这个对象所占用的内存就会被释放.
  2. redis还通过引用计数实现对象的共享机制,可以节约内存.
• 对象带有访问时间记录信息,可以通过该信息计算数据库键的空转时长,在服务器启用了maxmemory功能的情况下,空转时长较大的键会被服务器删除.

对象结构

typedef struct redisObject {

    // 类型
    unsigned type:4;

    // 编码
    unsigned encoding:4;

    // 对象最后一次被访问的时间
    unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */

    // 引用计数
    int refcount;

    // 指向实际值的指针
    void *ptr;

} robj;

• 类型 type
  type 记录了对象的类型,可以是一下值重点任意一个

  1. REDIS_STRING 字符串对象
  2. REDIS_LIST 列表对象
  3. REDIS_HASH 哈希对象
  4. REDIS_SET 集合对象
  5. REDIS_ZSET 有序集合对象

• 底层编码实现 encoding
  对象的ptr指针指向对象底层实现的数据结构,这些数据结构由encoding来决定

编码常量	编码对应底层数据结构
REDIS_ENCODING_INT	long类型整数
REDIS_ENCODING_EMBSTR	embstr编码的简单动态字符串
REDIS_ENCODING_RAW	简单动态字符串
REDIS_ENCODING_HT	字典
REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	双端链表
REDIS_ENCODING_ZIPLIST	压缩列表
REDIS_ENCODING_INTSET	整数集合
REDIS_ENCODING_SKIPLIST	跳跃表和字典

每种类型(type)的对象至少使用两种不同的编码.

类型(type)	编码(encoding)	对象
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_INT	使用整数值实现的字符串对象
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_EMBSTR	使用EMBSTR编码的简单动态字符串实现的字符串对象
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_RAW	使用简单动态字符串实现的字符串对象
REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现的列表对象
REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	使用双端链表实现的列表对象
REDIS_HASH	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现哈希对象
REDIS_HASH	REDIS_ENCODING_HT	使用字典实现哈希对象
REDIS_SET	REDIS_ENCODING_INTSET	使用整数集合实现集合对象
REDIS_SET	REDIS_ENCODING_HT	使用字典实现集合对象
REDIS_ZSET	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现有序集合对象
REDIS_ZSET	REDIS_ENCODING_SKIPLIST	使用跳跃表和字典实现有序集合对象

字符串对象

底层实现

• int

  
  

• raw

  
  

• embstr

  
  image.png

raw 和 embstr的区别:

• raw调用两次内存分配函数来分别创建redisObject结构和sdshdr结构
• embstr调用一次内存分配函数来分配一块连续的空间,依次包含redisOject和sdshdr

列表对象

底层实现

• ziplist

  
  

• linkedlist

  
  

注意: linekedlist 编码的列表对象再地城的双端链表结构中包含了多个字符串对象,字符串对象是redis五中类型的对象中唯一一种会被其他4中类型对象嵌套的对象

编码转换

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.

• 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.

这两个值可以在配置文件中进行修改:

• list-max-ziplist-value
• list-max-ziplist-entries

哈希对象

底层实现

• zipList
  当有新的键值对要加入哈希对象时,程序会先姜保存了键的压缩列表节点推入到压缩列表表尾,然后再将保存了值的压缩列表节点推入压缩列表结尾

  
  
  

-hashTable

编码转换

• 哈希对象保存所有键值对的键和值字符串长度不小于64字节
• 哈希对象保存的键值对数量小于512个
  不满足这两个条件,哈希对象使用hashtable编码

集合对象

底层实现

• intset

  
  

• hashtable

  
  

编码转换

• 集合对象保存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
  不满足两个条件的集合对象要使用hashTable

有序集合对象

底层实现

• ziplist
  有序集合对象使用ziplist实现时,每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存,第一个节点保存元素的成员,而第二个元素保存元素的分值.

  
  
  

• skiplist
  skiplist编码的有序集合对象使用zset结构作为底层实现.

/*
 * 有序集合
 */
typedef struct zset {

    // 字典，键为成员，值为分值
    // 用于支持 O(1) 复杂度的按成员取分值操作
    dict *dict;

    // 跳跃表，按分值排序成员
    // 用于支持平均复杂度为 O(log N) 的按分值定位成员操作
    // 以及范围操作
    zskiplist *zsl;

} zset;

zset结构中,跳跃表按照分值从小到大保存了所有集合的元素
zset结构中,dict字典为有序结合创建了一个从成员到分值的映射,字典的键保存了元素的成员,字典的值,保存了元素的分值
两种数据结构,通过指针来共享相同的元素成员和分值,不会浪费额外的内存.

注意: 图中为了方便展示,显示了各个元素的成员和分值,实际中,字典和跳跃表会共享元素的成员和分值

编码和转换

• 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长度小于64字节

对象的内存回收

Redis使用引用计数来实现内存回收机制

• 创建新对象时,引用计数的值会初始化为1
• 当对象被新程序使用时,引用计数j+1
• 当不被y9ige程序使用时,引用 -1
• 当引用计数为0 时,会被释放

对象共享

Redis会在初始化服务器时,创建一万个字符串对象,这些对象包含了从0到9999的所有整数值,服务器使用这些对象时,服务器会共享这些对象,而不是创建新的

对象空转时长

对象的lru属性,记录了对象最后一次被命令访问的时间
服务器打开了Maxmemory选项,并且服务器用于回事欧内存的算法为volatile-lru或者allkeys-lru,那么当服务器占用的内存超过了maxmemory选项所设置的上限值,空转时长较高的那部分键会被优先释放

总结

• redis 有五种对象
  • 字符串对象
    实现方式: int, embstr, raw
  • 列表对象
    实现方式: ziplist,linkedlist
  • 哈希对象
    实现方式: ziplist,hashtable
  • 集合对象
    实现方式: intzet,hashtable
  • 有序集合对象
    实现方式: ziplist,zset-{hashtable,skiplist}