1、Redis 中数据类型的表示

在 Redis 中用 redisObject 结构体来表示各种数据类型的对象，其结构如下：

type表示属于哪种数据类型，

encoding表示该数据的存储方式

ptr指向具体数据的指针

2、Redis 中的五种数据类型

1. String：字符串类型
2. List：列表类型
3. Hash：哈希表类型
4. Set：无序集合类型
5. ZSet：有序集合类型

3、Redis 中的编码方式

4、Redis 中五种数据类型对于的编码方式

String 类型：

String 类型的数据结构的存储方式存有三种，分别为：int、raw 以及 embstr 。

• 如果存储的是「整数型值」，比如set num 1234这样的类型，就会使用 int的存储方式进行存储，在redisObject的「ptr属性」中就会保存该值。

• 如果存储的「字符串是一个字符串值并且长度大于32个字节」就会使用SDS（simple dynamic string）方式进行存储，并且encoding设置为raw；若是「字符串长度小于等于32个字节」就会将encoding改为embstr来保存字符串。

SDS的结构：int len、int free、char buf[]，len保存了字符串的长度，free表示buf数组中未使用的字节数量，buf数组则是保存字符串的每一个字符元素。

SDS空间预分配：在为字符串分配空间时，分配的空间比实际要多，以减少连续的执行字符串增长带来内存重新分配的次数

空间预分配原则是：「当修改字符串后的长度len小于1MB，就会预分配和len一样长度的空间，即len=free；若是len大于1MB，free分配的空间大小就为1MB」

SDS惰性空间释放：当字符串被缩短的时候，SDS也不会立即回收不适用的空间，而是通过free属性将不使用的空间记录下来，等后面使用的时候再释放。

SDS是二进制安全的：除了可以储存字符串以外还可以储存二进制文件（如图片、音频，视频等文件的二进制数据），因为它不存储类似C语言中的字符串结束符，一些图片中含有结束符，在C语言字符串的存在图片二进制数据不安全

List类型：

在Redis 3.2之前的版本是使用ziplist和linkedlist进行实现的。在3.2之后的版本引入了quicklist。

• ziplist：压缩列表（ziplist）是一组连续内存块组成的顺序的数据结构，压缩列表能够节省空间，压缩列表中使用多个节点来存储数据。

1. zlbytes：4个字节的大小，记录压缩列表占用内存的字节数。
2. zltail：4个字节大小，记录表尾节点距离起始地址的偏移量，用于快速定位到尾节点的地址。
3. zllen：2个字节的大小，记录压缩列表中的节点数。
4. entry：表示列表中的每一个节点。
5. zlend：表示压缩列表的特殊结束符号'0xFF'。

压缩列表中每一个entry节点又有三部分组成：

1. previous_entry_ength表示前一个节点entry的长度，可用于计算前一个节点的其实地址，因为他们的地址是连续的。
2. encoding：这里保存的是content的内容类型和长度。
3. content：content保存的是每一个节点的内容。

• linkedlist：层实现是采用链表进行实现，在大列表时使用

• quicklist：ziplist 组成的双向链表，平衡内存和性能。

Hash 类型：

Hash对象的实现方式有hashtable、ziplist

hashtable 实现：

结构定义：在hash表结构定义中有四个属性分别是dictEntry **table、unsigned long size、unsigned long sizemask、unsigned long used，

• table：哈希表数组
• size：hash表大小
• sizemask：用于计算索引值
• used：hash表中已有的节点数

rehash：ht[0]用来最开始存储数据的，当要进行扩展或者收缩时，ht[0]的大小就决定了ht[1]的大小，ht[0]中的所有的键值对就会重新散列到ht[1]中，当ht[0]上的所有的键值对都rehash到ht[1]中，会重新计算所有的数组下标值，当数据迁移完后ht[0]就会被释放，然后将ht[1]改为ht[0]，并新创建ht[1]，为下一次的扩展和收缩做准备。

扩展操作：ht[1]扩展的大小是比当前 ht[0].used 值的二倍大的第一个 2 的整数幂；

收缩操作：ht[0].used 的第一个大于等于的 2 的整数幂。

渐进式rehash：假如在rehash的过程中数据量非常大，Redis不是一次性把全部数据rehash成功，这样会导致Redis对外服务停止，Redis内部为了处理这种情况采用渐进式的rehash。

Redis将所有的rehash的操作分成多步进行，直到都rehash完成，具体的实现与对象中的rehashindex属性相关，若是rehashindex 表示为-1表示没有rehash操作。

当rehash操作开始时会将该值改成0，在渐进式rehash的过程「更新、删除、查询会在ht[0]和ht[1]中都进行」，比如更新一个值先更新ht[0]，然后再更新ht[1]。

新增操作直接就新增到ht[1]表中，ht[0]不会新增任何的数据

ziplist 实现：同List类型中的 ziplist

Set 类型：Set的底层实现是 ht和intset

ht 实现：同Hash类型中的 hashtable

inset 实现：用于保存整数值的数据结构类型，在整数集合中，有三个属性值encoding、length、contents[]，分别表示编码方式、整数集合的长度、以及元素内容，length就是记录contents里面的大小。

inset扩容方式：

1. 首先扩展底层数组的大小，并且数组的类型为新元素的类型。
2. 然后将原来的数组中的元素转为新元素的类型，并放到扩展后数组对应的位置。
3. 整数集合升级后就不会再降级，编码会一直保持升级后的状态。

ZSet集合

Set是有序集合，底层实现是ziplist和skiplist实现的，ziplist上面已经详细讲过，这里讲解skiplist的结构实现。

跳表结构：

在跳跃表的结构中有head和tail表示指向头节点和尾节点的指针，能够快速的实现定位。

level表示层数，

len表示跳跃表的长度，

BW表示后退指针，在从尾向前遍历的时候使用。

BW下面还有两个值分别表示分值（score）和成员对象（各个节点保存的成员对象）。

跳表特点：

1. 由很多层组成，由上到下节点数逐渐密集，最上层的节点最稀疏，跨度也最大。
2. 每一层都是一个有序链表，至少包含两个节点，头节点和尾节点。
3. 每一层的每一个节点都含有指向同一层下一个节点和下一层同一个位置节点的指针。
4. 如果一个节点在某一层出现，那么该层以下的所有链表同一个位置都会出现该节点。