1 对象-RedisObject

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，每种对象都用到了至少一种我们前面所介绍的数据结构。

1.1 对象的类型与编码

Redis 使用对象来表示数据库中的键和值。

Redis 中的每个对象都由一个 redisObject 结构表示。

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，其值可以是下表列出的常量的其中一个。

encoding 属性记录了对象所使用的编码，即这个对象使用什么数据结构作为对象的底层实现。

每种类型的对象都至少使用了两种不同的编码，它们之间的对应关系如下：

通过 encoding 属性来设定对象所使用的编码，极大地提升了 Redis 的灵活性和效率。

Redis 可以根据不同的使用场景来为一个对象设置不同的编码，从而优化对象在某一场景下的效率。

举个例子，在列表对象包含的元素比较少时，Redis 使用压缩列表作为列表对象的底层实现：

• 因为压缩列表比双端链表更节约内存，并且在元素数量较少时，在内存中以连续块方式保存的压缩列表比起双端链表可以更快被载入到缓存中；

• 随着列表对象包含的元素越来越多，使用压缩列表来保存元素的优势逐渐消失时，对象就会将底层实现从压缩列表转向功能更强、也更适合保存大量元素的双端链表上面；

1.2 字符串对象

字符串对象的编码可以是int 、raw或者embstr。

如果一个字符串对象保存的是整数值，并且这个整数值可以用long类型来表示，那么字符串对象会将整数值保存在字符串对象结构的ptr属性里面（将void*转换成long），并将字符串对象的编码设置为int。

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度大于 44 字节，那么字符串对象将使用一个简单动态字符串（SDS）来保存这个字符串值，并将对象的编码设置为 raw 。

如果字符串对象保存的是一个字符串值， 并且这个字符串值的长度小于等于 44 字节， 那么字符串对象将使用 embstr 编码的方式来保存这个字符串值。

embstr 编码是专门用于保存短字符串的一种优化编码方式。通过调用一次内存分配函数来分配一块连续的空间，空间中依次包含 redisObject 和 sdshdr 两个结构。

1.3 列表对象

列表对象的编码可以是 ziplist 或者 linkedlist 。

ziplist 编码的列表对象使用压缩列表作为底层实现，每个压缩列表节点（entry）保存了一个列表元素。

linkedlist 编码的列表对象使用双端链表作为底层实现，每个双端链表节点（node）都保存了一个字符串对象，而每个字符串对象都保存了一个列表元素。

字符串对象是 Redis 五种类型的对象中唯一一种会被其他四种类型对象嵌套的对象。

为了简化字符串对象的表示，我们在图 8-6 使用了一个带有 StringObject 字样的格子来表示一个字符串对象，而 StringObject 字样下面的是字符串对象所保存的值。

比如说， 图 8-7 代表的就是一个包含了字符串值 "three" 的字符串对象，它是 8-8 的简化表示。

编码转换

当列表对象可以同时满足以下两个条件时，列表对象使用 ziplist 编码：

1. 列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于 64 字节；
2. 列表对象保存的元素数量小于 512 个；

不能满足这两个条件的列表对象需要使用 linkedlist 编码。

以上两个条件的上限值是可以修改的。

1.4 hash对象

哈希对象的编码可以是 ziplist 或者 hashtable 。

ziplist 编码的哈希对象使用压缩列表作为底层实现，每当有新的键值对要加入到哈希对象时，程序会先将保存了键的压缩列表节点推入到压缩列表表尾，然后再将保存了值的压缩列表节点推入到压缩列表表尾。

hashtable 编码的哈希对象使用字典作为底层实现，哈希对象中的每个键值对都使用一个字典键值对来保存。

编码转换

当哈希对象可以同时满足以下两个条件时，哈希对象使用 ziplist 编码：

1. 哈希对象保存的所有键值对的键和值的字符串长度都小于 64 字节；
2. 哈希对象保存的键值对数量小于 512 个；

不能满足这两个条件的哈希对象需要使用 hashtable 编码。

1.5 集合对象

集合对象的编码可以是 intset 或者 hashtable 。

intset 编码的集合对象使用整数集合作为底层实现， 集合对象包含的所有元素都被保存在整数集合里面。

hashtable 编码的集合对象使用字典作为底层实现，字典的每个键都是一个字符串对象，每个字符串对象包含了一个集合元素，而字典的值则全部被设置为 NULL 。

编码转化

当集合对象可以同时满足以下两个条件时，对象使用 intset 编码：

1. 集合对象保存的所有元素都是整数值；
2. 集合对象保存的元素数量不超过 512 个；

不能满足这两个条件的集合对象需要使用 hashtable 编码。

1.6 有序集合对象

有序集合的编码可以是 ziplist 或者 skiplist 。

ziplist 编码的有序集合对象使用压缩列表作为底层实现，每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员(member)，而第二个元素则保存元素的分值(score)。

压缩列表内的集合元素按分值从小到大进行排序，分值较小的元素被放置在靠近表头的方向，而分值较大的元素则被放置在靠近表尾的方向。

skiplist 编码的有序集合对象使用 zset 结构作为底层实现，一个 zset 结构同时包含一个字典和一个跳跃表：

typedef struct zset {
    zskiplist *zsl;

    dict *dict;
} zset;

编码的转换

当有序集合对象可以同时满足以下两个条件时，对象使用 ziplist 编码：

1. 有序集合保存的元素数量小于 128 个；
2. 有序集合保存的所有元素成员的长度都小于 64 字节；

不能满足以上两个条件的有序集合对象将使用 skiplist 编码。