Redis设计与实现 - chapter8 对象

Chapter8 对象

前面介绍了Redis中基本的几种数据结构：sds、linkedlist、dict、ziplist、intset，Redis并没有直接使用这些基本数据结构实现key-value数据库，而是基于它们构建了一个对象系统，用对象来描述数据库中的数据元素。

1. 对象定义

五种对象

名称	type	简记
字符串对象	REDIS_STRING	StringObject
列表对象	REDIS_LIST	ListObject
哈希对象	REDIS_HASH	HashObject
集合对象	REDIS_SET	SetObject
有序集合对象	REDIS_ZSET	ZSetObject

这五种对象分别对应了Redis应用过程中看到的五种数据类型。

数据库中的key和value都是对象，而且key被限定为StringObject，所以创建一个key-value就至少创建了两个对象：一个StringObject的key和一个与数据类型对应的value的对象。

使用对象的优点

• 可以根据value的类型判断命令是否合法；

• 同一种类型在不同场景下可以使用不同的底层数据结构实现，优化内存使用效率；

• 基于引用计数的内存回收和对象共享，以节约内存；

• 命令访问时间记录，计算数据的空转时间，以清理数据空间；
  

数据结构

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;    // 对象类型
    unsigned encoding:4;    // 编码，负责解释ptr指向的内存区域中的数据
    void *ptr;    // 指向底层实现数据结构的内存区域

    int refCount;    // 引用计数
    unsigned lru:22;    // 最后一次被命令程序（除了OBJECT IDLETIME）访问到的时间
    ...
} robj;

查看type：TYPE {key}

查看encoding：OBJECT ENCODING {key}

encoding取值：

encoding	含义（对应的底层数据结构）	OBJECT ENCODING输出
REDIS_ENCODING_INT	long类型整数	int
REDIS_ENCODING_EMBSTR	embstr编码的sds	embstr
REDIS_ENCODING_RAW	sds	raw
REDIS_ENCODING_HT	dict	hashtable
REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	双向链表linkedlist	linkedlist
REDIS_ENCODING_ZIPLIST	ziplist	ziplist
REDIS_ENCODING_INTSET	整数集合	intset
REDIS_ENCODING_SKIPLIST	zskiplist和dict	skiplist

每种类型都至少有两种底层实现，即至少有两种encoding取值：

String	INT, EMBSTR, RAW
List	ZIPLIST, LINKEDLIST
Hash	ZIPLIST, HT
Set	INTSET, HT
ZSet	ZIPLIST, SKIPLIST

encoding属性的好处：

• 解绑了底层实现的数据结构与应用层的对象类型之间的关系；

• 提升了Redis的灵活性和效率，优化内存，并在空间和时间两者之间进行了有效的trade-off。
  

2. StringObject

编码：int，embstr，raw

embstr：

• 短字符串的优化编码；

• 将redisObject和ptr指向的sdshdr两块内存放在一个连续的内存空间中，

• 节省了内存分配/释放次数；

• 能更好地利用缓存（因为可以整个一块内存进行统一一次性处理）；

• 只读，任意一个修改操作都会将embstr变成raw；

编码转换：

• int：能用long表示的整数，任何非整数命令操作或产生非整数结果的操作都会导致编码变成raw；

• 浮点数都是字符串表示；

• 对embstr进行修改都变成raw；

• incrby/decrby命令只能对encoding=int的数据进行操作；
  

3. ListObject