基於Redis5.0

之前介紹了 Redis 用到的所有主要資料結構， 比如簡單動態字串（SDS）、雙端連結串列、字典、跳躍表、整數集合， 等等，但Redis 並沒有直接使用這些資料結構來實現鍵值對資料庫， 而是基於這些資料結構建立了一個物件系統， 這個系統包含字串物件、列表物件、雜湊物件、集合物件和有序集合物件這五種型別的物件， 每種物件都用到了至少一種我們前面所介紹的資料結構

物件的型別與編碼

Redis 使用物件來表示資料庫中的鍵和值， 每次當我們在 Redis 的資料庫中新建立一個鍵值對時， 我們至少會建立兩個物件， 一個物件用作鍵值對的鍵（鍵物件）， 另一個物件用作鍵值對的值（值物件）

Redis 中的每個物件都由一個 redisObject 結構表示， 該結構中和儲存資料有關的三個屬性分別是 type 屬性、 encoding 屬性和 ptr 屬性：

//server.h

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;
    unsigned encoding:4;
    unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU time (relative to global lru_clock) or
                            * LFU data (least significant 8 bits frequency
                            * and most significant 16 bits access time). */
 

    int refcount;
    // 指向底層實現資料結構的指標
    void *ptr;
} robj;

• type：儲存物件使用的資料型別，命令type {key}返回值物件的資料型別
• encoding：儲存物件使用的內部編碼型別，命令object encoding {key}返回值物件的內部編碼型別
• lru：記錄物件最後一次被訪問的時間（用於記憶體回收），命令object idletime {key}檢視鍵的空閒時間，LRU/LFU
• refcount：記錄物件的引用計數（用於回收），命令object refcount {key}檢視鍵的引用數
• ptr
  ：指向底層實現資料結構的指標

型別

物件的 type 屬性記錄了物件的型別

//server.h

/*-----------------------------------------------------------------------------
 * Data types
 *----------------------------------------------------------------------------*/

/* A redis object, that is a type able to hold a string / list / set */

/* The actual Redis Object */
#define OBJ_STRING 0    /* String object. */
#define OBJ_LIST 1      /* List object. */
#define OBJ_SET 2       /* Set object. */
#define OBJ_ZSET 3      /* Sorted set object. */
#define OBJ_HASH 4      /* Hash object. */

/* The "module" object type is a special one that signals that the object
 * is one directly managed by a Redis module. In this case the value points
 * to a moduleValue struct, which contains the object value (which is only
 * handled by the module itself) and the RedisModuleType struct which lists
 * function pointers in order to serialize, deserialize, AOF-rewrite and
 * free the object.
 *
 * Inside the RDB file, module types are encoded as OBJ_MODULE followed
 * by a 64 bit module type ID, which has a 54 bits module-specific signature
 * in order to dispatch the loading to the right module, plus a 10 bits
 * encoding version. */
#define OBJ_MODULE 5    /* Module object. */
#define OBJ_STREAM 6    /* Stream object. */

對於 Redis 資料庫儲存的鍵值對來說， 鍵總是一個字串物件， 而值則可以是字串物件、列表物件、雜湊物件、集合物件或者有序集合物件的其中一種

# 鍵為字串物件，值為字串物件

redis> SET msg "hello world"
OK

redis> TYPE msg
string

# 鍵為字串物件，值為列表物件

redis> RPUSH numbers 1 3 5
(integer) 6

redis> TYPE numbers
list

# 鍵為字串物件，值為雜湊物件

redis> HMSET profile name Tome age 25 career Programmer
OK

redis> TYPE profile
hash

# 鍵為字串物件，值為集合物件

redis> SADD fruits apple banana cherry
(integer) 3

redis> TYPE fruits
set

# 鍵為字串物件，值為有序集合物件

redis> ZADD price 8.5 apple 5.0 banana 6.0 cherry
(integer) 3

redis> TYPE price
zset

編碼

物件的 ptr 指標指向物件的底層實現資料結構， 而這些資料結構由物件的 encoding 屬性決定，encoding 屬性記錄了物件所使用的編碼， 也即是說這個物件使用了什麼資料結構作為物件的底層實現

//server.h

/* Objects encoding. Some kind of objects like Strings and Hashes can be
 * internally represented in multiple ways. The 'encoding' field of the object
 * is set to one of this fields for this object. */
#define OBJ_ENCODING_RAW 0     /* Raw representation */
#define OBJ_ENCODING_INT 1     /* Encoded as integer */
#define OBJ_ENCODING_HT 2      /* Encoded as hash table */
#define OBJ_ENCODING_ZIPMAP 3  /* Encoded as zipmap */
#define OBJ_ENCODING_LINKEDLIST 4 /* No longer used: old list encoding. */
#define OBJ_ENCODING_ZIPLIST 5 /* Encoded as ziplist */
#define OBJ_ENCODING_INTSET 6  /* Encoded as intset */
#define OBJ_ENCODING_SKIPLIST 7  /* Encoded as skiplist */
#define OBJ_ENCODING_EMBSTR 8  /* Embedded sds string encoding */
#define OBJ_ENCODING_QUICKLIST 9 /* Encoded as linked list of ziplists */
#define OBJ_ENCODING_STREAM 10 /* Encoded as a radix tree of listpacks */

通過 encoding 屬性來設定物件所使用的編碼， 而不是為特定型別的物件關聯一種固定的編碼， 極大地提升了 Redis 的靈活性和效率， 因為 Redis 可以根據不同的使用場景來為一個物件設定不同的編碼， 從而優化物件在某一場景下的效率

redis> SET msg "hello wrold"
OK

redis> OBJECT ENCODING msg
"embstr"

redis> SET story "long long long long long long ago ..."
OK

redis> OBJECT ENCODING story
"raw"

redis> SADD numbers 1 3 5
(integer) 3

redis> OBJECT ENCODING numbers
"intset"

redis> SADD numbers "seven"
(integer) 1

redis> OBJECT ENCODING numbers
"hashtable"

接下來我們將分別介紹 Redis 中的五種不同型別的物件， 說明這些物件底層所使用的編碼方式

• 字串物件
• 列表物件
• 雜湊物件
• 集合物件
• 有序集合物件