String是Redis中最常见的数据存储类型:
其基本编码方式是RAW,基于简单动态字符串(SDS)实现,存储上限为512mb。
如果存储的SDS长度小于44字节,则会采用EMBSTR编码,此时object head与SDS是一段连续空间。申请内存时
只需要调用一次内存分配函数,效率更高。
(1)底层实现⽅式:动态字符串sds 或者 long
String的内部存储结构⼀般是sds(Simple Dynamic String,可以动态扩展内存),但是如果⼀个String类型的value的值是数字,那么Redis内部会把它转成long类型来存储,从⽽减少内存的使用。
如果存储的字符串是整数值,并且大小在LONG_MAX范围内,则会采用INT编码:直接将数据保存在RedisObject的ptr指针位置(刚好8字节),不再需要SDS了。
确切地说,String在Redis中是⽤⼀个robj来表示的。
用来表示String的robj可能编码成3种内部表⽰:OBJ_ENCODING_RAW,OBJ_ENCODING_EMBSTR,OBJ_ENCODING_INT。
其中前两种编码使⽤的是sds来存储,最后⼀种OBJ_ENCODING_INT编码直接把string存成了long型。
在对string进行incr, decr等操作的时候,如果它内部是OBJ_ENCODING_INT编码,那么可以直接行加减操作;如果它内部是OBJ_ENCODING_RAW或OBJ_ENCODING_EMBSTR编码,那么Redis会先试图把sds存储的字符串转成long型,如果能转成功,再进行加减操作。对⼀个内部表示成long型的string执行append, setbit, getrange这些命令,针对的仍然是string的值(即⼗进制表示的字符串),而不是针对内部表⽰的long型进⾏操作。比如字符串”32”,如果按照字符数组来解释,它包含两个字符,它们的ASCII码分别是0x33和0x32。当我们执行命令setbit key 7 0的时候,相当于把字符0x33变成了0x32,这样字符串的值就变成了”22”。⽽如果将字符串”32”按照内部的64位long型来解释,那么它是0x0000000000000020,在这个基础上执⾏setbit位操作,结果就完全不对了。因此,在这些命令的实现中,会把long型先转成字符串再进行相应的操作。
Redis的List类型可以从首、尾操作列表中的元素:
哪一个数据结构能满足上述特征?
Redis的List结构类似一个双端链表,可以从首、尾操作列表中的元素:
在3.2版本之前,Redis采用ZipList和LinkedList来实现List,当元素数量小于512并且元素大小小于64字节时采用ZipList编码,超过则采用LinkedList编码。
在3.2版本之后,Redis统一采用QuickList来实现List:
Set是Redis中的单列集合,满足下列特点:
可以看出,Set对查询元素的效率要求非常高,思考一下,什么样的数据结构可以满足?
HashTable,也就是Redis中的Dict,不过Dict是双列集合(可以存键、值对)。
Set是Redis中的集合,不一定确保元素有序,可以满足元素唯一、查询效率要求极高。
为了查询效率和唯一性,set采用HT编码(Dict)。Dict中的key用来存储元素,value统一为null。
当存储的所有数据都是整数,并且元素数量不超过set-max-intset-entries时,Set会采用IntSet编码,以节省内存。
结构如下:
ZSet也就是SortedSet,其中每一个元素都需要指定一个score值和member值:
因此,zset底层数据结构必须满足键值存储、键必须唯一、可排序这几个需求。之前学习的哪种编码结构可以满足?
当元素数量不多时,HT和SkipList的优势不明显,而且更耗内存。因此zset还会采用ZipList结构来节省内存,不过需要同时满足两个条件:
ziplist本身没有排序功能,而且没有键值对的概念,因此需要有zset通过编码实现:
Hash结构与Redis中的Zset非常类似:
区别如下:
(1)底层实现方式:压缩列表ziplist 或者 字典dict
当Hash中数据项比较少的情况下,Hash底层才⽤压缩列表ziplist进⾏存储数据,随着数据的增加,底层的ziplist就可能会转成dict,具体配置如下:
hash-max-ziplist-entries 512
hash-max-ziplist-value 64
当满足上面两个条件其中之⼀的时候,Redis就使⽤dict字典来实现hash。
Redis的hash之所以这样设计,是因为当ziplist变得很⼤的时候,它有如下几个缺点:
总之,ziplist本来就设计为各个数据项挨在⼀起组成连续的内存空间,这种结构并不擅长做修改操作。⼀旦数据发⽣改动,就会引发内存realloc,可能导致内存拷贝。
hash结构如下:
zset集合如下:
因此,Hash底层采用的编码与Zset也基本一致,只需要把排序有关的SkipList去掉即可:
Hash结构默认采用ZipList编码,用以节省内存。 ZipList中相邻的两个entry 分别保存field和value
当数据量较大时,Hash结构会转为HT编码,也就是Dict,触发条件有两个: