redis学习之六对象 redis

这段时间打算梳理下redis相关的知识点，先从redis底层的数据结构与redisObject对象开始吧。
在展开之前我们需要先对redis的设计原则有一个大概的认识：

存储效率(memory efficiency)，在追求存储效率这一原则的前提下，redis才会有上面这些数据结构，并且会在某些场景下会交替使用这些数据结构，可以想象的到redis会在数据压缩、避免内存碎片方面下功夫。
快速响应（fast response），一般来说，单台redis可达到4W左右的QPS。因为数据是存在内存所以不会出现磁盘IO（这也是redis不必使用多线程的一个原因），而redis的性能瓶颈主要是内存大小与网络带宽。正是有了底层这些特殊的数据结构支撑，才会有极快的贵响应。

我们都知道redis里我们经常使用的数据类型有：

string
list
hash
set
sorted set

这五种（其它数据类型可以参看：redis文档），那底层的数据结构是如何支撑这五种数据类型的呢？从源码里可以看出，底层分别是：

dict
sds
ziplist
quicklist
skiplist

【redis学习之六对象】这些结构数据，不过，redis并没有直接使用这些数据结构来实现键值对，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，每种对象都会使用到至少一种上面提到的数据结构，具体是这样的：

list:在同时满足下面两种情况下会使用ziplist:一是所有字符串长度小于64字节；二是元素数量小于512,不满足任一条件就会使用linkedlist(双端链表)。
hash:在同时满足下面两种情况下会使用ziplist:一是所有键值对的键和值的字符串长度都小于64字节；二是键值对数量小于512个；不满足任意一个都使用hashtable编码。
set:在同时满足下面两种情况下会使用intset:一是所有元素都是整数值；二是元素个数小于等于512个；不满足任意一条都将使用hashtable编码。
zset:在同时满足下面两种情况下会使用ziplist:一是所有元素长度小于64字节；二是元素个数小于128个；不满足任意一条件将使用skiplist编码。

这样做的目的有：

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命令。
可以针对不同的使用场景切换使用合适的数据结构。
redisObject对象实现了基于引用计数的内存回收机制方便管理内存，同时在引用计数的基础上实现的对象共享机制也利于节约内存。

每次我们使用redis创建一个新的键值对时，至少会创建两个对象：一个是键对象一个是值对象。redisObject有三个属性分别为type属性、encoding属性、ptr属性：

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; //... } robj;

type属性记录了对象的类型，其对应的值如下：

类型常量	对象的名称
REDIS_STRING	字符串对象
REDIS_LIST	列表对象
REDIS_HASH	哈希对象
REDIS_SET	集合对象
REDIS_ZSET	有序集合对象

我们可以使用TYPE命令来查看值对象的类型。对于redis保存的键值来说，键总是一个字符串对象，而值则是上面提到的五种类型对象。
对象的ptr属性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记录着对象所使用的编码，可以是下面的值：

编码常量	编码对应底层的数据结构
REDIS_ENCODING_INT	long类型的整数
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

值对象的编码我们可以使用OBJECT命令进行查看。
总结：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，极大的提升了灵活性与效率，redis可以根据不同的使用场景来选择特定对象不同的的编码，从而提升对应场景下的使用效率。
参考的文章有：
黄健宏的《Redis设计与实现》一书
张铁蕾关于redis的文章