学习笔记:Redis的对象类型与内存编码

Redis?持5种对象类型，?每种结构都有?少两种编码；这样做的好处在于：???接?与实现分离，当需要增加或改变内部编码时，?户使?不受影响;另???可以根据不同的应?场景切换内部编码，提?效率。一、字符串（SDS）

字符串是最基础的类型，因为所有的键都是字符串类型，且字符串之外的其他?种复杂类型的元素也是 字符串， ?度不能超过512MB。

字符串类型的内部编码有3种，它们的应?场景如下：

1. int：8个字节的?整型。字符串值是整型时，这个值使?long整型表示。
2. embstr：<=44字节的字符串。embstr与raw都使?redisObject和sds保存数据，区别在于，embstr的使?只分配?次内存空间（因此redisObject和sds是连续的），?raw需要分配两次内存空间（分别为redisObject和sds分配空间）。因此与raw相?，embstr的好处在于创建时少分配?次空间，删除时少释放?次空间，以及对象的所有数据连在?起，寻找?便。?embstr的坏处也很明显，如果字符串的?度增加需要重新分配内存时，整个redisObject和sds都需要重新分配空间，因此redis中的embstr实现为只读。
3. raw：?于44个字节的字符串

二、列表

列表（list）?来存储多个有序的字符串，每个字符串称为元素；?个列表可以存储2^32-1个元素，Redis中的列表?持两端插?和弹出，并可以获得指定位置（或范围）的元素，可以充当数组、队列、栈 。

Redis3.0之前列表的内部编码可以是压缩列表（ziplist）或双端链表（linkedlist）。选择的折中?案 是两种数据类型的转换，但是在3.2版本之后 因为转换也是个费时且复杂的操作，引?了?种新的数据格 式，结合了双向列表linkedlist和ziplist的特点，称之为quicklist。所有的节点都?quicklist存储，省去了 到临界条件是的格式转换。

压缩列表(ziplist):是列表键和哈希键的底层实现之?。当?个列表只包含少量列表项时，并且每个列表 项是?整数值或短字符串，那么Redis会使?压缩列表来做该列表的底层实现。 压缩列表（ziplist）是Redis为了节省内存?开发的，是由?系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数 据结构，?个压缩列表可以包含任意多个节点（entry），每个节点可以保存?个字节数组或者?个整数 值，放到?个连续内存区。

双向链表(linkedlist)：由?个list结构和多个listNode结构组成，如图：

双端链表同时保存了表头指针和表尾指针，并且每个节点都有指向前和指向后的指针；链表中保存了列表的?度；dup、free和match为节点值设置类型特定函数，所以链表可以?于保存各种不同类型的值。?链表中每个节点指向的是type为字符串的redisObject。

快速列表(quicklist)：我们仍旧可以将其看作?个双向列表，但是每个节点都是?个ziplist，其实就是linkedlist和ziplist的结合。quicklist中的每个节点ziplist都能够存储多个数据元素。Redis3.2开始，列表采?quicklist进?编码。如图：

三、哈希（压缩列表和哈希表）

哈希（作为?种数据结构），不仅是Redis对外提供的5种对象类型的?种（与字符串、列表、集合、有序结合并列），也是Redis作为Key-Value数据库所使?的数据结构。为了说明的?便，后?当使?“内层的哈希”时，代表的是Redis对外提供的5种对象类型的?种；使?“外层的哈希”代指Redis作为Key-Value数据库所使?的数据结构。

内层的哈希使?的内部编码可以是压缩列表（ziplist）和哈希表（hashtable）两种；Redis的外层的哈希则只使?了hashtable。

hashtable：?个hashtable由1个dict结构、2个dictht结构、1个dictEntry指针数组（称为bucket）和多个dictEntry结构组成。如图：

当哈希中元素数量?于512个并且哈希中所有键值对的键和值字符串?度都?于64字节才会使?压缩列表

四、集合（整数集合和哈希表）

集合的内部编码可以是整数集合（intset）或哈希表（hashtable）。哈希表如上，不过集合在使?哈希表时，值全部被置为null。

整数集合：结构定义如图

注意：当集合中元素数量?于512个并且集合中所有元素都是整数值时才会使用整数集合

五、有序集合（压缩列表和跳跃表）

有序集合与集合?样，元素都不能重复；但与集合不同的是，有序集合中的元素是有顺序的。与列表使?索引下标作为排序依据不同，有序集合为每个元素设置?个分数（score）作为排序依据。有序集合的内部编码可以是压缩列表（ziplist）或跳跃表（skiplist）当有序集合中元素数量?于128个并且有序集合中所有成员?度都不?64字节时，才会使?压缩列表。

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