Redis数据结构之字符串对象

Redis对象

在了解Redis数据结构的时候我们会学习到简单动态字符串，压缩链表等。
但Redis并没有直接使用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使用对象表示键和值，每次新建一个键值对时，我们就创建了两个对象。

创建一个key为msg，value为hello的键值对。

127.0.0.1:6379> set msg "hello"
OK

就在内存中创建了一个"msg"的字符串对象和一个"hello"的字符串对象。

每个对象包含三个属性，type，encoding，ptr。

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

可以通过type和object encoding命令查看他们。

127.0.0.1:6379> type list
list
127.0.0.1:6379> type msg
string
127.0.0.1:6379> object encoding msg
"embstr"

type就是list,String这些我们熟悉的数据结构，type决定了我们如何对redis对象进行操作

在这里插入图片描述

embstr是String的一种编码方式，encoding决定了这个对象如何存储在内存当中，同一种数据结构使用不同的编码它的内存模型就会有很大的区别

在这里插入图片描述

接下来从同一对象不同编码方式的数据结构进行详细的介绍。

字符串对象

一个字符串对象

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当我们要操作一个字符串对象时，我们可以用set，get，append等命令操作这个对象

通过set创建三种不同编码的字符串对象

127.0.0.1:6379> set num 10086
OK
127.0.0.1:6379> object encoding num
"int"
127.0.0.1:6379> set str "hello"
OK
127.0.0.1:6379> object encoding str
"embstr"
127.0.0.1:6379> set str2 "helldsadddddddsadhsjjjjsadasdsaddadadafzo"
OK
127.0.0.1:6379> object encoding str2
"raw"
127.0.0.1:6379> type str2
string
127.0.0.1:6379> type num
string
127.0.0.1:6379> type str
string

为什么都是通过set生成的字符串对象会有三种不同的编码？

redis的作者为了尽可能的提高内存的利用率，针对不同类型和不同长度的的数据设计了不同的存储模型，毕竟内存可不比磁盘，在redis中空间永远是优先考虑的。

int编码

何时为int编码？
当set的对象value为一个整数时，浮点数仍然会作为embstr处理。

这是一个内容为10086的字符串对象，它的type是string，encoding是int。

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ptr存储的是10086的地址。而且redis中所有整数的对象时共享的，也就是说再建立一个存储10086的字符串对象，这个新的字符串对象ptr指向的地址是同一个。

raw编码

当字符串传入的是非整数并且长度大于42时，使用raw编码存储字符串。

介绍raw之前我们先要了解redis中的SDS数据结构，简单动态字符串。

这是一个内容为"Redis"的SDS。

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free为0，表示为使用的空间为0；len为5，表示这个字符串长度为5；buf是一个char类型的数组，\0结尾表示它是一个C字符串。
SDS与C字符串的不同在于直接存储了字符串长度，提高获取字符串长度的速度；防止了缓冲区溢出，不管拼接还是截器字符串都先通过len分配好内存空间再进行字符串操作；使用动态分配内存的策略，字符串拼接时将free的值和len的值相同，也就是扩容为两倍，截取时剩余的空间不立即释放，减小重新分配内存的次数。

sds的buf的底层实现是二进制安全的，所有SDS API都会以处理二进制的方式来处理SDS存放在buf数组里的数据，程序不会对其中的数据做任何限制、过滤、或者假设，数据在写入时是什么样的，它被读取时就是什么样。所以我们才能使用sds来存储图片和文件等数据。

raw编码的string对象就是令ptr指向保存该键值对value的sds，每次创建一个raw编码的string对象redis就会开辟两块内存空间，一块保存redisObject，一块保存sds

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embstr编码

当字符串传入的是非整数并且长度小于42时，使用embstr编码存储字符串。

embstr编码的string对象的数据结构是一个object结构和一个sds结构一起连续构成的，这样在创建和销毁对象时只需要进行一次内存分配，raw则需要两次。

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同样因为embstr编码的sds是和redisObject存储在一起的，所以当我们为对一个embstr编码的string对象进行append操作时(为该字符串增加内容)，这个对象的编码方式会自动从embstr转换为raw，避免对其他redisObject进行内存的重新分配。

127.0.0.1:6379> object encoding msg
"embstr"
127.0.0.1:6379> append msg "hello"
(integer) 10
127.0.0.1:6379> object encoding msg
"raw"

string对象的相关命令

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