redis基础数据结构及编码方式

redis基础数据结构和编码方式

一、基础数据结构

1）简单动态字符串

2）双端链表

3）字典

4）跳跃表

5）整数集合

6）压缩列表

二、对象类型与编码

　　在redis的数据库中创建一个新的键值对时，总是创建两个对象，一个存储键，一个存储值。

对象的数据结构如下

typedef struct redisObject{

　　unsigned typed:4;

　　ungigned encoding:4;

　　void *ptr;

}robj;

类型常量对应的对象名称

　　1）REDIS_String:　　字符串对象

　　2）REDIS_LIST:　　  列表对象

　　3）REDIS_HASH：　哈希对象

　　4）REDIS_SET:　　  集合对象

　　5）REDIS_ZSET：　有序集合对象

编码和底层实现

　　1）REDIS_ENCODING_INT:　　　　　　　long类型的整数

　　2）REDIS_ENCODING_EMBSTR:　　　　简单动态字符串

　　3）REDIS_ENCODING_RAW:　　　　　　简单动态字符串

　　4)  REDIS_ENCODING_HT:　　　　　　　字典

　　5）REDIS_ENCODING_LINGKEDLIST:　　双端链表

　　6）REDIS_ENCODING_ZIPLIST:　　　　　压缩列表

　　7）REDIS_ENCODING_INTSET:　　　　　整数集合

　　8）REDIS_ENCONDING_SKIPLIST :　　　跳跃表和字典

三、 字符串对象

1、字符串的编码：

字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr。

　　1）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lon类型表示，那么字符串对象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），并将字符串对象的编码方式设置为int。

　　2）如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度大于32字节，那么字符串对象将使用一个简单动态字符串保存这个值，并将对象的编码设置为raw。

　　3）如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度小于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值。

2、编码的转换

　　int编码和embstr编码的字符串对象在满足条件的情况下，会转换为raw编码的字符串对象。

　　1）int编码转为raw编码:原对象保存的值不再是整数值，而是一个字符串值，那么会发生编码从int变为raw

　　2）redis没有为embstr编码的字符串对象编写任何相应的修改程序（只有int转为raw），所以，embstr编码字符串实际上是只读的，当对embstr编码的字符从执行修改命令时，

　　程序会先将对象的embstr转换成raw，然后再执行修改命令。（embstr编码的字符串对象执行APPEND命令后，对象的编码会从embstr变为raw）。

四、列表对象

1、列表对象的编码：

　　列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist。ziplist编码的列表对象使用压缩列表作为底层实现，每个压缩列表节点保存一个列表节点。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（node）都保存一个字符串对象，而每个字符串对象都保存了一个列表元素。

2、编码的转换

当列表对象可以同时满足一下两个条件时，列表对象使用ziplist编码，不能满足这两个条件的列表对象需要使用linkedlist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，

五、哈希对象

1、哈希对象的编码：

　　哈希对象的编码可以是ziplist或者hashtable。

　　1）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，程序会先将保存了键的压缩列表节点推入到压缩列表表尾，然后再将保存了值的压缩列表节点推入压缩列表表尾。因此

1. 保存了同一键值对的两个节点总是紧挨在一起，保存键的节点在前，保存值的节点在后；
2. 先添加到哈希对象中的键值对会放在压缩列表的表头方向，而后添加的哈希对象中的键指对会被放在压缩列表的链表方向。

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

1. 字典的每个键都是一个字符串对象，对象中保存了键值对的键。
2. 字典中每个值都是一个字符串对象，对象中保存了键值对的值。

2、编码的转换

　　当哈希对象可以同时满足以下两个条件时，哈希对象使用ziplist编码，否则使用hashtable编码

　　1）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个字节

　　2）哈希对象保存的键值对数量小于512个。

六、集合对象

1、集合对象的编码：

　　集合对象的编码可以时intset或者hashtable

　　1）intset编码的集合对象使用整数集合作为底层实现，集合对象包含的所有元素都被保存在整数集合里面。

　　2）hashtable编码的集合对象使用字典作为底层实现，字典的每个键都是一个字符串对象，每个字符串对象都包含一个集合元素，而字典的值则被全部设置为NULL。

2、编码的转换

　　同时满足两个条件使用intset，否则使用hashtable

　　1）集合对象保存的所有值都是整数值

　　2）集合对象保存的元素数量不超过512个

七、有序集合对象

1、有序集合对象的编码：

　　有序集合对象的编码可以时ziplist或者skiplist

　　1）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压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员（member），第二个元素保存元素的分值（score）

　　压缩列表内的集合元素按照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方向，而分值较大的元素则放置在靠近表尾的方向。

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

1. zset结构中的zsl跳跃表按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一个集合元素：跳跃表即诶单的object属性保存了元素成员，而跳跃表节点的score属性则保存了元素的分值。

　　通过跳跃表，程序可以对有序集合进行范围型操作，比如ZRANK、ZRANGE等命令就是基于跳跃表API来实现的

　　 2. zset结构中的dict字典为有序集合创建了一个从成员到分值的映射，字典中的每个键值对都保存了一个集合元素：字典的键保存了元素的成员，而字典的值则保存了元素的分值。通过字典，程序

　　可以用O（1）复杂度查找给定成员的分值，ZSCORE命令就是根据这一特性是实现的。

2、编码的转换

　　同时满足一下两个条件使用ziplist，否则使用skiplist

　　1）有序集合所保存的所有元素成员的长度都小于64字节

　　2）有序集合保存的元素数量小于128个

参考：《redis设计与实现》

字符串对象将使用一个简单动态字符串保存这个值，并将对象的编码设置为raw。