面試官：你瞭解過Redis物件底層實現嗎
上一章我們講了Redis的底層資料結構，不瞭解的人可能會有疑問：這個和平時用的五大物件有啥關係呢？這一章我們就主要解釋他們所建立的聯絡。
看這個文章之前，如果對ziplist、skiplist、intset等資料結構不熟悉的話，建議先回顧一下上一章節：面試官：你看過Redis資料結構底層實現嗎？
0. 五類物件分別是什麼
五類物件就是我們常用的string、list、set、zset、hash
1. 為什麼要有物件
我們平時主要是通過操作物件的api來操作redis，而不是通過它的呼叫它底層資料結構來完成（外觀模式）。但我們還需要了解其底層，只有這樣才能寫最優化高效的程式碼。
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跟java一樣，物件使開發更方便簡潔，降低開發門檻。開發者不需要了解其複雜的底層API，直接呼叫高層介面即可實現開發。
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Redis根據物件型別來判斷命令是否違法，如果你set key value1 value2就報錯。
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物件下可以包含多種資料結構，使資料儲存更加多型化。(下面主講)
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Reids基於物件做了垃圾回收(引用計數法)。
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物件帶有更豐富的屬性，來幫助redis實現更高階的功能。(比如物件的閒置時間)。
2. Redis物件(RedisObject)原始碼分析
typedef struct redisObject {
// 型別
unsigned type:4;
// 編碼
unsigned encoding:4;
// 指向底層實現資料結構的指標
void *ptr;
// ...
} robj;
type欄位
記錄物件型別。
我們平時用的命令type <key>，其實就是返回這個欄位的屬性。
127.0.0.1:6379> set hello world OK 127.0.0.1:6379> type hello string 127.0.0.1:6379> rpush list 1 2 3 (integer) 3 127.0.0.1:6379> type list list ...
那type有多少中型別呢？看下面這個表:
encoding欄位
記錄物件使用的編碼(資料結構)，Reids中稱資料結構為encoding。
我們可以這樣檢視我們redis物件中的encoding:
127.0.0.1:6379> object encoding hello "embstr" 127.0.0.1:6379> object encoding list "quicklist" ...
既然它是標明該redisObject是使用的什麼資料結構，那肯定也有個對應的表：
我們可以看到，Redis對物件的底層encoding分的很細，String型別就有三個，其它四個物件都分別有兩種不同的底層資料結構的實現。他們有一規律，就是用ziplist、intset、embstr來實現少量的資料，資料量一旦龐大，就會升級到skiplist、raw、linkedlist、ht來實現，後面我會仔細講解。
3. 分別分析各個物件的底層編碼實現(資料結構)
3.1 字串(string)
字串編碼有三個：int、raw、embstr。
3.1.1 int
當string物件的值全部是數字，就會使用int編碼。
127.0.0.1:6379> set number 123455 OK 127.0.0.1:6379> object encoding number "int"
3.1.2 embstr
字串或浮點數長度小於等於39位元組，就會使用embstr編碼方式來儲存，embstr儲存記憶體一般很小，所以redis一次性分配且記憶體連續(效率高)。
127.0.0.1:6379> set shortStr "suwe suwe suwe" OK 127.0.0.1:6379> object encoding shortStr "embstr"
3.1.2 raw
當一個字串或浮點數長度大於39位元組，就使用SDS來儲存，編碼為raw，由於不確定值的位元組大小，所以鍵和值各分配各的，所以就分配兩次記憶體(回收也是兩次)，同理它一定不是記憶體連續的。
127.0.0.1:6379> set longStr "hello everyone, we dont need to sleep around to go aheard! do you think?" OK 127.0.0.1:6379> object encoding longStr "raw"
3.1.3 編碼轉換
前面說過，Redis會自動對編碼進行轉換來適應和優化資料的儲存。
int->raw
條件：數字物件進行append字母，就會發生轉換。
127.0.0.1:6379> object encoding number "int" 127.0.0.1:6379> append number " is a lucky number" (integer) 24 127.0.0.1:6379> object encoding number "raw"
embstr->raw
條件：對embstr進行修改，redis會先將其轉換成raw，然後才進行修改。所以embstr實際上是隻讀性質的。
127.0.0.1:6379> object encoding shortStr "embstr" 127.0.0.1:6379> append shortStr "(hhh" (integer) 18 127.0.0.1:6379> object encoding shortStr "raw"
3.2 列表(list)
列表物件編碼可以是：ziplist或linkedlist。
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ziplist壓縮列表不知道大家還記得不，就是zlbytes zltail zllen entry1 entry2 ..end結構,entry節點裡有pre-length、encoding、content屬性，忘記的可以返回去看下。 -
linkedlist,類似雙向連結串列，也是上一章的知識。
3.2.1 編碼轉換
ziplist->linkedlist
條件：列表物件的所有字串元素的長度大於等於64位元組 & 列表元素數大於等於512. 反之，小於64和小於512會使用ziplist而不是用linkedlist。
這個閾值是可以修改的，修改選項：
list-max-ziplist-value和list-max-ziplist-entriess
3.3 雜湊(hash)
雜湊物件的編碼有:ziplist和hashtable
3.3.1 編碼轉換
ziplist->hashtable
條件：雜湊物件所有鍵和值字串長度大於等於64位元組 & 鍵值對數量大於等於512
這個閾值也是可以修改的，修改選項：
hash-max-ziplist-value和hash-max-ziplist-entriess
3.4. 集合(set)
集合物件的編碼有：intset和hashtable
3.4.1 intset
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集合物件所有元素都是整數
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集合物件元素數不超過512個
3.4.2 編碼轉換
intset->hashtable
條件：元素不都是整數 & 元素數大於等於512
3.5. 有序集合(zset)
有序集合用到的編碼：ziplist和skiplist
大家可能很好奇阿，ziplist的entry中只有屬性content可以存放資料，集合也是key-value形式，那怎麼儲存呢?
第一個節點儲存key、第二個節點儲存value 以此類推...
3.5.1 為什麼要用這兩個編碼
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如果只用ziplist來實現，無法做到元素的排序，不支援範圍查詢，能做到元素的快速查詢。
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如果只用skiplist來實現，無法做到快速查詢，但能做到元素排序、範圍操作。
3.5.2 編碼轉換
ziplist->skiplist
條件：有序集合元素數 >= 128 & 含有元素的長度 >= 64
這個閾值也是可以修改的，修改選項：
zset-max-ziplist-value和zset-max-ziplist-entriess
4. 垃圾回收
為什麼要說記憶體回收呢，因為redisObject有一個欄位：
typedef struct redisObject {
// ...
// 引用計數
int refcount;
// ...
} robj;
redis的垃圾回收採用引用計數法(和jvm一樣)，底層採用一個變數對物件的使用行為進行計數。
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初始化為1
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物件被引用，+1
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物件引用消除，-1
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計數器==0, 回收物件
5. 物件共享
5.1 物件共享的體現
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redis中，值是整數值且相等的兩個物件，redis會將該物件進行共享，且引用計數+1
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redis啟動會自動生成0-9999的整數值放到記憶體中來共享。
5.2 為什麼要物件共享
節約記憶體
5.3 為什麼不對字串進行共享
成本太高。
驗證整數相等只需要O(1)的時間複雜度，而驗證字串要O(n).
6. 物件的空閒時長
最後，redisObject還有一個欄位,記錄了物件最後一次被訪問的時間：
typedef struct redisObject {
// ...
unsigned lru:22;
// ...
} robj;
因為這個欄位記錄物件最後一次被訪問的時間，所以它可以用來檢視該物件多久未使用，即：用當前時間-lru
127.0.0.1:6379> object idletime hello (integer) 5110
它還關係到redis的熱點資料實現，如果我們選擇lr演算法，當記憶體超出閾值後會對空閒時長較高的物件進行釋放，回收記憶體。
參考文獻:
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《Redis設計與實現》黃健巨集著
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http://redisbook.com/index.html