redis02_对象

redis对象

概述

redis基于简单动态字符串、双端链表等基本数据结构，创建了一个对象系统。
包含字符串对象，列表对象，哈希对象，集合对象，有序集合对象。

Redis的对象系统还实现了基于引用计数技术的内存回收机制

对象的类型和编码

redis对象包含如下属性

typedef struct redisObj{

	//类型
	unsigned type;
	
	//编码
	unsigned ecoding;
	
	//指向底层实现数据结构的指针
	void *ptr;
	
	//lru属性记录了对象最后一次被访问的时间
	unsigned lru;
} redisObj;

类型

type命令可以查看对象的类型，对应关系如下：

编码和底层实现

一个对象的底层实现可能有多种方式，比如列表对象底层可以是压缩链表或者双端链表实现，对应关系如下。

object encoding命令可以查看一个数据库键的值对象编码.
OBJECT ENCODING对不同编码的输出

字符串对象

字符串对象的编码可以是：

• int：字符串对象保存的是整数值，并且这个整数值可以用long类型表示。
• raw：字符串对象保存的是一个长度大于39字节
• embstr：字符串对象保存的是一个长度小于等于39字节，此编码是专门用于保存字段字符串的一种优化编码方式。

raw编码会调用两次内存分配函数分别创建redisObj结构和sdshdr结构，而embstr只调用一次内存分配函数来分配一块连续的空间，空间中一次包含redisObj和sdshdr。
使用embstr保存短字符串好处如下：

1. 减少一次内存分配函数的调用

2. 减少一次内存释放函数的调用

3. 所有数据在一块连续的内存里面，能够更好地利用缓存带来的优势

   int编码的字符串对象
   

   raw编码的字符串对象
   
   embstr编码的字符串对象
   

ps：可以用long double类型表示的浮点数在redis中使用字符串值来保存的。(c中的long double类型为128位，范围比double大)

字符串对象保存各类型的编码方式

编码的转换

int编码的字符串对象，当这个对象保存的不在是整数值，而是字符串，编码会变为raw。
embstr编码的字符串对象是只读的，当对它进行任何修改命令的时候，程序会把编码编程raw，再执行修改命令。

字符串对象是唯一一个会被其他对象嵌套的对象。

列表对象

列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist。

当列表对象同时满足一下两个条件时，列表对象用ziplist编码

• 列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于等于64字节(阈值可修改)
• 列表对象保存的元素小于等于512个(阈值可修改)

列表对象3.2版本之后

Redis中的列表对象在版本3.2之前，列表底层的编码是ziplist和linkedlist实现的，但是在版本3.2之后，重新引入了一个 quicklist 的数据结构，列表的底层都由quicklist实现。

哈希对象

哈希对象的编码可以是ziplist或者hashtable。

压缩列表作为哈希对象的底层实现，每当有新的键值对要加入到哈希对象时，程序会将键压入压缩列表表尾，再将值压入压缩列表的表尾。

hashtable编码底层用字典实现。

编码转换

当哈希对象同时满足以下两个条件是，哈希对象使用ziplist编码

• 所保存的所有键值对的键和值的字符串长度都小于等于64字节
• 所保存的键值对数量小于等于512个(非键和值的总和小于512)

集合对象

集合对象的编码可以是intset或者hashtable。

编码转换

当集合对象同时满足以下两个条件时，对象使用intset编码(整数集合)，否则用hashtable编码。

• 保存的元组都是真数值
• 保存元素的数量不超过512个

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，第一个保存元素成员，第二个保存元素的分值，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位置。

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

程序可以对集合进行范围型操作，ZRANK、ZRANGE等命令是基于跳跃表的api实现的。

字典的键保存了元素成员，值保存了元素的分值，通过这个字典，可以用O(1)的时间复杂度查找给定成员的分支。

为什么有序集合需要同时使用跳跃表和字典实现？

1. 单独使用跳跃表，当需要根据成员查找分值的时候，需要遍历整个跳跃表，时间复杂度从O(1)上升到O(logN)。
2. 单独使用字典，则对元素进行排序等操作，至少需要O(NlogN)时间复杂度和额外的O(N)内存空间。

同时使用跳表和字典，则兼容了两种数据结构的优点，并且两种数据结构通过指针共享相同元素的成员和分值，不会因此浪费额外的内存。

编码转换

当有序集合对象同时满足以下两个条件时，对象使用ziplist编码。

• 保存的元素数量小于128个
• 保存元素的成员的长度小于64字节

内存回收

通过引用计数法，适当的时候自动释放对象并进行内存回收。

对象共享

redis4.0 为了支持惰性删除，redis彻底废弃了对象共享机制

Redis在初始化服务器的时候，创建一万个字符串对象，这些字符串对象包含了0-9999的所有整数值，这些对象是会被共享的，不会重复创建。

Redis不共享其他字符串的对象？

一个共享对象保存的值越复杂，验证共享对象和目标对象是否相同所需要的复杂度就越高，消耗的CPU时间越多。

• 如果共享对象是保存整数值的字符串对象，验证操作的时间复杂度为O(1)
• 如果共享对象保存的是字符串值的字符串对象，验证操作的时间复杂度为O(n)
• 如果是共享对象是复杂对象，例如列表对象，那么验证操作的时间复杂度为O($n^2$)

对象空转时长

lru属性记录了对象最后一次被访问的时间。

OBJECT IDLETIME命令可以打印给定键的空转时长，且不会更新它的lru时间。