redis7:对象

  之前介绍的redis用到的主要数据结构如SDS、双端链表、字典、压缩列表、整数集合。Redis并没有直接使用这些数据结构实现键值对数据库,而是基于这些数据结构创建了一个对象系统,包括字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象、有序集合对象。每种对象都用到了至少一种前面所介绍的数据结构。
  通过这五种不同类型的对象,redis在执行命令之前,根据对象的类型来判断一个对象是否可以执行给定的命令。
  redis的对象还实现了基于引用计数技术的内存回收机制,当程序不再需要某个对象的时候,这个对象占用的内粗被释放;此外,还通过引用计数技术实现了对象共享机制。
  redis的对象带有访问时间记录信息,该信息可以用于计算数据库的空转时间。

1、对象的类型和编码

  redis使用对象来表示数据库的键和值,每次新创建一个键值对时,至少会创建两个对象。
对象使用redisObject结构表示,其中和保存数据有关的三个属性是type、encoding、ptr;
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1.1 type

type属性的值 对象 TYPE命令的输出
REDIS_STRING 字符串对象 “string”
REDIS_LIST 列表对象 “list”
REDIS_HASH 哈希对象 “hash”
REDIS_SET 集合对象 “set”
REDIS_ZSET 有序集合对象 “zset”
  • 对于redis保存的键值对来说,键总是一个字符串对象,值都可以。
  • 当我们称呼一个数据库键为“字符串键”,指的是这个数据库键所对应的值为字符串对象;
  • 当我们称呼一个数据库键为“列表键”,指的是这个数据库键所对应的值为列表对象;
  • 当我们对一个数据库键使用TYPE命令,返回的是数据库键对应的值对象的类型。

1.2 encoding和底层实现

encoding记录了对象所使用的编码,即这个对象使用了什么数据结构作为对象的底层实现。
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2、字符串对象

编码可以是int、raw、embstr。

如果一个字符串保存的是整数值,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),并将字符串的编码设置为int。

如果保存的是一个字符串值,且长度大于32个字节,将使用SDS保存这个字符串值并将对象编码设置为raw。

如果字符串对象保存的是一个字符串值且长度小于32个等于字节,将使用embstr编码的方式保存这个字符串值。
是一种专门用于保存短字符串的一种优化编码方式,和raw编码一样,使用redisObject结构和sdshdr结构来表示字符串对象,但raw编码会调用两次内存分配函数来创建redisObject和sdshdr,embstr调用一次内存分配函数。
embstr编码的字符串对象的所有数据都保存在一块连续内存里面,这种编码的字符串对象能更好的利用缓存优势。

long double表示的浮点数也是作为字符串值来保存的。先将浮点数转换成字符串值,然后再保存字符串值。
需要的时候,会将字符串值转换回浮点数值执行某些操作,再将浮点数值转换回字符串值。

2.1 编码的转换

  • 对于int编码的字符串对象,如果向对象执行了一些命令使得这个对象保存的不再是整数值而是一个字符串值,那么字符串对象的编码将从int转换为raw.
  • redis没有为embstr编码的字符串对象编写任何相关的修改程序,实际上embstr编码的字符串对象是只读的。当对其执行修改命令时,先将embstr转换成raw,再执行修改命令。
  • embstr编码的字符串对象在执行修改命令之后,总会变成一个raw编码的字符串对象。

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3、list对象

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,每个双端链表节点保存了一个字符串对象,每个字符串对象都保存了一个列表元素。

编码转换
当列表对象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;

4、hash对象

编码可以是ziplist或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,程序先将保存了键的节点推入到压缩列表表尾,然后将保存了值的节点推入到压缩列表表尾。

保存了同一个键值对的两个几点总是紧挨在一起。
先添加的键值对会被放在压缩列表的表头方向。

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

字典的每个键和每个值都是字符串对象;

编码转换
当哈希对象可以同时满足以下两个条件时,使用ziplist编码:

  • 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;任意一个键或值超过64字节都会进行编码转换。
  • 哈希对象保存的键值对数量小于512个。

5、集合对象

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i底层实现;
  • hashtable编码的集合对象使用字典作为底层实现,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,值全部被设置为NULL。

编码转换
当同时满足以下两个条件时,使用intset编码:

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

6、zset对象

编码可以是ziplist或者skiplist。

  • ziplist编码的压缩列表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节点来保存。第一个节点保存元素的成员(member),第二个节点保存元素的分值(score)。
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  • skiplist编码的有序集合对象使用zset结构作为底层实现,
typedef struct zset{
    
    
	zskiplist *zsl;
	dict *dict;
}zset;

zsl跳跃表按照分值从小到大保存了所有集合元素,每个跳跃表节点都保存了一个集合元素:object属性保存元素的成员,score属性保存元素分值。使用这个跳跃表,可以对有序集合进行范围操作比如ZRANK、ZRANGE。
dict字典保存从成员到分数的映射:键保存元素成员,值保存元素分值。O(1)复杂度查找给定成员的分值。
虽然zset结构同时使用跳跃表和字典保存有序集合元素,但是两种数据结构都会通过指针来共享相同元素的成员和分值,同时使用跳跃表和字典不会产生重复成员或者分值,不会浪费额外的内存。

为什么同时使用跳跃表和字典?

  • 范围型操作使用跳跃表比较方便;
  • 根据成员查找分值使用字典比较方便;

编码转换
当同时安祖以下两个条件时,使用ziplist编码:

  • 元素数量小于128个;
  • 所有元素成员的长度小于64字节;

7、内存回收

C语言并不具备自动内存会输的功能,redis在自己的对象系统中构建了一个引用计数技术实现的内存回收机制。

  • redisObject使用refcount属性记录
  • 创建一个对象,初始化1;
  • 被一个新程序使用时,计数加1

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转载自blog.csdn.net/qq_37935909/article/details/108901018