Redis 学习笔记（篇五）：对象（RedisObject）

Redis-对象

在以前的文章中，我们介绍了 Redis 用到的主要数据结构，比如简单动态字符串、双端链表、字典、压缩列表、整数集合。

然而 Redis 并没有直接使用这些数据结构来实现键值对的数据库，而是在这些数据结构之上又包装了一层 RedisObject（对象），RedisObject 有五种对象：字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象。

还是跟以前一样，看几个问题：

使用 RedisObject 对象而不是直接使用双端队列、双端链表等数据结构，有什么好处呢？
RedisObject 的具体结构是什么？
五种对象（string、hash、list、set、sort set）对应的 RedisObject 对象有何不同，底层使用的数据结构是什么？

使用 RedisObject 的好处

使用 RedisObject 的优点主要有两个，分别是：

通过不同类型的对象，Redis 可以在执行命令之前，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。
我们可以针对不同的使用场景，为对象设置不同的实现，从而优化内存或查询速度。

RedisObject 的具体结构是什么？

RedisObject 的源码如下：

typedef struct redisObject {

    // 类型

    unsigned type:4;

    // 编码

    unsigned encoding:4;

    // 对象最后一次被访问的时间

    unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */

    // 引用计数

    int refcount;

    // 指向实际值的指针

    void *ptr;

} robj;

下面分别解释一下各个字段的含义：

type

type 记录了对象的类型，所有的类型如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

对于 Redis 数据库保存的键值对来说，键一定是一个字符串对象，而值则可以使五种对象的其中一种。
ptr 指针：指向对象的底层实现数据结构；
encoding

encoding 表示 ptr 指向的具体数据结构，即这个对象使用了什么数据结构作为底层实现。

encoding 的取值范围如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

每种类型的对象都至少使用了两种不同的编码，对象和编码的对应关系如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：
refcount

refcount 表示引用计数，由于 C 语言并不具备内存回收功能，所以 Redis 在自己的对象系统中添加了这个属性，当一个对象的引用计数为0时，则表示该对象已经不被任何对象引用，则可以进行垃圾回收了。

扩展一下：Java中由于引用计数法解决不了循环引用的问题，所以 Java 中使用了可达性分析算法。那么 Redis 有没有考虑循环引用的问题呢？
lru：表示对象最后一次被命令程序访问的时间。

五种对象对应的 RedisObject

字符串对象（string）

字符串对象的 encoding 有三种，分别是：int、raw、embstr。

如果一个字符串对象保存的是整数值，并且这个整数值可以用 long 类型标识，那么字符串对象会讲整数值保存在 ptr 属性中，并将 encoding 设置为 int。

假设有如下命令：set number 10086。那么 number 键对象的示意图如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：
如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串的长度大于 32 字节，那么字符串对象将使用一个简单动态字符串（SDS）来保存这个字符串值，并将对象的编码设置为 raw。

使用 raw 存储字符串的示意图如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：
如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串的长度小于等于 32 字节，那么字符串对象将使用 embstr 编码的方式来保存这个字符串。

使用 embstr 存储字符串的示意图如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

既然有了 raw 的编码方式，为什么还会有 embstr 的编码方式呢？

因为 embstr 的编码方式有一些优点，如下：

embstr 编码将创建字符串对象所需的内存分配次数从 raw 编码的两次降低为一次。
释放 embstr 编码的字符串对象只需要调用一次内存释放函数，而释放 raw 编码的字符串对象需要调用两次内存释放函数。
因为 embstr 编码的字符串对象的所有数据都保存在一块连续的内存里面，所以这种编码的字符串对象比起 raw ，编码的字符串对象能够更好地利用缓存带来的优势。

哈希对象（hash）

哈希对象的编码有两种，分别是：ziplist、hashtable。

当哈希对象保存的键值对数量小于 512，并且所有键值对的长度都小于 64 字节时，使用压缩列表存储；否则使用 hashtable 存储。

哈希对象的压缩列表对应的示意图如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

哈希对象的 hashtable 对应的示意图如下（出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

列表对象（list）

列表对象的编码有两种，分别是：ziplist、linkedlist。

ziplist（压缩列表）主要是为节省内存而设计的内存结构，它的优点就是节省内存，但缺点就是比其他结构要消耗更多的时间，所以 Redis 在数据量小的时候使用压缩列表存储。

当列表的长度小于 512，并且所有元素的长度都小于 64 字节时，使用压缩列表存储；否则使用 linkedlist 存储。

列表对象的压缩列表对应的示意图如下出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

列表对象的链表对应的示意图如下出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

集合对象（set）

集合对象的编码有两种，分别是：intset、hashtable。

intset（整数集合）主要是为节省内存而设计的内存结构，它的优点就是节省内存，但缺点就是比其他结构要消耗更多的时间，所以 Redis 在数据量小的时候使用整数集合存储。

当集合的长度小于 512，并且所有元素都是整数时，使用整数集合存储；否则使用 hashtable 存储。

集合对象的 intset 对应的示意图如下出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

集合对象的 hashtable 对应的示意图如下出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

有序集合对象（sort set）

有序集合对象的编码有两种，分别是：ziplist、skiplist。

当有序集合的长度小于 128，并且所有元素的长度都小于 64 字节时，使用压缩列表存储；否则使用 skiplist 存储。

有序集合对象的 ziplist 对应的示意图如下出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：

有序集合对象的 skiplist 对应的示意图如下出自《Redis设计与实现第二版》第八章：对象）：