Redis 學習筆記（篇五）：對象（RedisObject）

本文轉載自查看原文 2019-07-12 13:49 2085 Redis

Redis-對象

在以前的文章中，我們介紹了 Redis 用到的主要數據結構，比如簡單動態字符串、雙端鏈表、字典、壓縮列表、整數集合。
然而 Redis 並沒有直接使用這些數據結構來實現鍵值對的數據庫，而是在這些數據結構之上又包裝了一層 RedisObject（對象），RedisObject 有五種對象：字符串對象、列表對象、哈希對象、集合對象和有序集合對象。

還是跟以前一樣，看幾個問題：

使用 RedisObject 對象而不是直接使用雙端隊列、雙端鏈表等數據結構，有什么好處呢？
RedisObject 的具體結構是什么？
五種對象（string、hash、list、set、sort set）對應的 RedisObject 對象有何不同，底層使用的數據結構是什么？

使用 RedisObject 的好處

使用 RedisObject 的優點主要有兩個，分別是：

通過不同類型的對象，Redis 可以在執行命令之前，根據對象的類型來判斷一個對象是否可以執行給定的命令。
我們可以針對不同的使用場景，為對象設置不同的實現，從而優化內存或查詢速度。

RedisObject 的具體結構是什么？

RedisObject 的源碼如下：

typedef struct redisObject {

    // 類型
    unsigned type:4;

    // 編碼
    unsigned encoding:4;

    // 對象最后一次被訪問的時間
    unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */

    // 引用計數
    int refcount;

    // 指向實際值的指針
    void *ptr;

} robj;

下面分別解釋一下各個字段的含義：

type
type 記錄了對象的類型，所有的類型如下（出自《Redis設計與實現第二版》第八章：對象）：

對於 Redis 數據庫保存的鍵值對來說，鍵一定是一個字符串對象，而值則可以使五種對象的其中一種。
ptr 指針：指向對象的底層實現數據結構；
encoding
encoding 表示 ptr 指向的具體數據結構，即這個對象使用了什么數據結構作為底層實現。
encoding 的取值范圍如下（出自《Redis設計與實現第二版》第八章：對象）：

每種類型的對象都至少使用了兩種不同的編碼，對象和編碼的對應關系如下（出自《Redis設計與實現第二版》第八章：對象）：
refcount
refcount 表示引用計數，由於 C 語言並不具備內存回收功能，所以 Redis 在自己的對象系統中添加了這個屬性，當一個對象的引用計數為0時，則表示該對象已經不被任何對象引用，則可以進行垃圾回收了。
擴展一下：Java中由於引用計數法解決不了循環引用的問題，所以 Java 中使用了可達性分析算法。那么 Redis 有沒有考慮循環引用的問題呢？
lru：表示對象最后一次被命令程序訪問的時間。

五種對象對應的 RedisObject

字符串對象（string）

字符串對象的 encoding 有三種，分別是：int、raw、embstr。

如果一個字符串對象保存的是整數值，並且這個整數值可以用 long 類型標識，那么字符串對象會講整數值保存在 ptr 屬性中，並將 encoding 設置為 int。
假設有如下命令：set number 10086。那么 number 鍵對象的示意圖如下（出自《Redis設計與實現第二版》第八章：對象）：
如果字符串對象保存的是一個字符串值，並且這個字符串的長度大於 32 字節，那么字符串對象將使用一個簡單動態字符串（SDS）來保存這個字符串值，並將對象的編碼設置為 raw。
使用 raw 存儲字符串的示意圖如下（出自《Redis設計與實現第二版》第八章：對象）：
如果字符串對象保存的是一個字符串值，並且這個字符串的長度小於等於 32 字節，那么字符串對象將使用 embstr 編碼的方式來保存這個字符串。
使用 embstr 存儲字符串的示意圖如下（出自《Redis設計與實現第二版》第八章：對象）：

既然有了 raw 的編碼方式，為什么還會有 embstr 的編碼方式呢？
因為 embstr 的編碼方式有一些優點，如下：

embstr 編碼將創建字符串對象所需的內存分配次數從 raw 編碼的兩次降低為一次。
釋放 embstr 編碼的字符串對象只需要調用一次內存釋放函數，而釋放 raw 編碼的字符串對象需要調用兩次內存釋放函數。
因為 embstr 編碼的字符串對象的所有數據都保存在一塊連續的內存里面，所以這種編碼的字符串對象比起 raw ，編碼的字符串對象能夠更好地利用緩存帶來的優勢。