Redis数据结构对象(一)

对象

概述

Redis并没有直接使用简单动态字符串(SDS)、双端链表、字典、压缩列表、整数集合等这些数据结构来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构创建了一个对象系统，这个系统包含字符串对象、列表对象、
哈希对象、集合对象和有序集合对象这五种类型的对象，，Redis可以在执行命令之前，根据对象的类型来判断一个对象是否可以执行给定的命令。使用对象的另一个好处是，我们可以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，从而优化对象在不同场景下的使用效率。除此之外，Redis的对象系统还实现了基于引用计数计数的内存回收机制，当程序不再使用某个对象的时候，这个对象所占用的内存就会被自动释放；另外，Redis还通过引用计数计数实现了对象共享机制，这一机制可以在适当的条件下，通过让多个数据库键共享同一个对象来节约内存。

最后，Redis的对象带有访问时间记录信息，该信息可以用于计算数据库键的空转市场，在服务启用了maxmemory功能的情况下，空转市场较大的那些键可能会优先被服务器删除

对象的类型与编码

概述

Redis使用对象来表示数据库中的键和值，每次当我们在Redis的数据库中新建一个键值对时，我们至少会创建两个对象，一个对象用作键值对的键(键对象)，另一个对象用作键值对的值(值对象).

Redis中的每个对象都由一个redisObject结构表示，该结构中的保存数据有关的三个属性分别是type属性、encoding属性和ptr属性

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

例子

举个例子，以下SET命令在数据库中创建了一个新的键值对，其中键值对的键是一个包含了字符串值"msg"得对象，而键值对得值则是一个包含了字符串值"hello world"得对象:

127.0.0.1:6379> SET msg "hello world"
OK

类型

对象的types属性记录了对象的类型，这个属性的值可以是图中列出的常量中的其中一个。对于Redis数据库保存的键值对来说，键总是一个字符串对象，而值则可以是字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象或者有序对象的其中一种。

• 1.当称呼一个数据库键为"字符串键"时，指的是"这个数据库键所对应的值为字符串对象";
• 2.当称呼一个键为"列表键"时，指的是"这个数据库键所对应的值为列表对象"
  
  TYPE命令的实现方式也与此类似，当对一个数据库键执行TYPE命令时，命令返回的结果为数据库键对应的值对象的类型，而不是键对象的类型：例子如代码所示

# 键为字符串对象，值为字符串独对象
127.0.0.1:6379> SET msg "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> TYPE msg
string
# 键为字符串对象，值为列表对象
127.0.0.1:6379> RPUSH numbers 13 5
(integer) 2
127.0.0.1:6379> TYPE numbers
list
# 键为字符串对象，值为哈希对象
127.0.0.1:6379> HMSET profile name Tom age 25 career Programmer
OK
127.0.0.1:6379> TYPE profile
hash
# 键为字符串对象，值为集合对象
127.0.0.1:6379> SADD fruits apple banana cherry
(integer) 3
127.0.0.1:6379> TYPE fruits
set
# 键为字符串对象，值为有序集合对象
127.0.0.1:6379> ZADD price 8.5 apple 5.0 banana 6.0 cherry
(integer) 3
127.0.0.1:6379> TYPE price
zset

图中列出了TYPE命令在面对不同类型的值对象时所产生的输出

编码的底层实现。

对象的ptr指针指向对象的底层实现数据结构，而这些数据结构由对象的encoding属性决定。encoding属性记录了对象所使用的编码，也即是说这个对象使用了什么数据结构作为对象的底层实现,这个属性的值可以是图中列出的常量的其中一个


每种类型的对象都至少使用了两种不同的编码，图中列出了每种类型的对象可以使用的编码。

例子

使用OBJECT ENCODING 命令可以查看一个数据库键的值对象的编码

127.0.0.1:6379> SET msg "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING msg
"embstr"
127.0.0.1:6379> SET story "long long long long long long ago ......."
OK
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING story
"raw"
127.0.0.1:6379> SADD numbers 13 5
(integer) 2
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING numbers
"intset"
127.0.0.1:6379> SADD numbers "seven"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> OBJECT ENCODING numbers
"hashtable"

图中列出了不同编码的对象所对应的OBJECT ENCODING命令输出。

通过encoding属性来设定对象所使用的编码，而不是为特定类型的对象关联一种固定的编码，极大地提升了Redis地灵活性和效率，因为Redis可以根据不同的使用场景来为一个对象设置不同的编码，从而优化对象在某一场景下的效率。

例子

举个例子,在列表对象包含的元素较少时，Redis使用压缩列表作为列表对象的底层实现。

• 1.因为压缩列表比双端链表更节约内存，并且在元素数量较少时，在内存中以连续块方式保存的压缩列表比起双端链表可以更快被载入到缓存中
• 2.随着列表对象包含的元素越来越多，使用压缩列表来保存元素的优势逐渐消失时，对象就会将底层实现从压缩列表转向功能更强、也更适合保存大量元素的双端链表上面；

其他类型的对象也会通过使用多种不同的编码来进行类似的优化。