一、前言
Redis 提供了5種數據類型：String（字符串）、Hash（哈希）、List（列表）、Set（集合）、Zset（有序集合），理解每種數據類型的特點對於redis的開發和運維非常重要。
Redis 中的 hash 是我們經常使用到的一種數據類型，根據使用方式的不同，可以應用到很多場景中。
二、實現分析
由上述結構圖可知，Hash類型有以下兩種實現方式：
1、ziplist 編碼的哈希對象使用壓縮列表作為底層實現
2、hashtable 編碼的哈希對象使用字典作為底層實現
1.ziplist 編碼作為底層實現
ziplist 編碼的哈希對象使用壓縮列表作為底層實現， 每當有新的鍵值對要加入到哈希對象時， 程序會先將保存了鍵的壓縮列表節點推入到壓縮列表表尾， 然后再將保存了值的壓縮列表節點推入到壓縮列表表尾， 因此：
保存了同一鍵值對的兩個節點總是緊挨在一起， 保存鍵的節點在前， 保存值的節點在后；
先添加到哈希對象中的鍵值對會被放在壓縮列表的表頭方向，而后來添加到哈希對象中的鍵值對會被放在壓縮列表的表尾方向。
例如， 我們執行以下 HSET 命令， 那么服務器將創建一個列表對象作為 profile 鍵的值：
redis> HSET profile name "Tom"
(integer) 1
redis> HSET profile age 25
(integer) 1
redis> HSET profile career "Programmer"
(integer) 1
profile 鍵的值對象使用的是 ziplist 編碼， 其中對象所使用的壓縮列表結構如下圖所示。
2.hashtable 編碼作為底層實現
hashtable 編碼的哈希對象使用字典作為底層實現， 哈希對象中的每個鍵值對都使用一個字典鍵值對來保存：
字典的每個鍵都是一個字符串對象， 對象中保存了鍵值對的鍵；
字典的每個值都是一個字符串對象， 對象中保存了鍵值對的值。
例如， 如果前面 profile 鍵創建的不是 ziplist 編碼的哈希對象， 而是 hashtable 編碼的哈希對象， 那么這個哈希對象結構如下圖所示。
三、命令實現
因為哈希鍵的值為哈希對象， 所以用於哈希鍵的所有命令都是針對哈希對象來構建的， 下表列出了其中一部分哈希鍵命令， 以及這些命令在不同編碼的哈希對象下的實現方法。
| 命令 | ziplist 編碼實現方法 | hashtable 編碼的實現方法 |
|---|---|---|
| HSET | 首先調用 ziplistPush 函數， 將鍵推入到壓縮列表的表尾， 然后再次調用 ziplistPush 函數， 將值推入到壓縮列表的表尾。 | 調用 dictAdd 函數， 將新節點添加到字典里面。 |
| HGET | 首先調用 ziplistFind 函數， 在壓縮列表中查找指定鍵所對應的節點， 然后調用 ziplistNext 函數， 將指針移動到鍵節點旁邊的值節點， 最后返回值節點。 | 調用 dictFind 函數， 在字典中查找給定鍵， 然后調用dictGetVal 函數， 返回該鍵所對應的值。 |
| HEXISTS | 調用 ziplistFind 函數， 在壓縮列表中查找指定鍵所對應的節點， 如果找到的話說明鍵值對存在， 沒找到的話就說明鍵值對不存在。 | 調用 dictFind 函數， 在字典中查找給定鍵， 如果找到的話說明鍵值對存在， 沒找到的話就說明鍵值對不存在。 |
| HDEL | 調用 ziplistFind 函數， 在壓縮列表中查找指定鍵所對應的節點， 然后將相應的鍵節點、 以及鍵節點旁邊的值節點都刪除掉。 | 調用 dictDelete 函數， 將指定鍵所對應的鍵值對從字典中刪除掉。 |
| HLEN | 調用 ziplistLen 函數， 取得壓縮列表包含節點的總數量， 將這個數量除以 2 ， 得出的結果就是壓縮列表保存的鍵值對的數量。 | 調用 dictSize 函數， 返回字典包含的鍵值對數量， 這個數量就是哈希對象包含的鍵值對數量。 |
| HGETALL | 遍歷整個壓縮列表， 用 ziplistGet 函數返回所有鍵和值（都是節點）。 | 遍歷整個字典， 用 dictGetKey 函數返回字典的鍵， 用dictGetVal 函數返回字典的值。 |
四、編碼轉換
當哈希對象可以同時滿足以下兩個條件時， 哈希對象使用 ziplist 編碼：
哈希對象保存的所有鍵值對的鍵和值的字符串長度都小於 64 字節；
哈希對象保存的鍵值對數量小於 512 個；
不能滿足這兩個條件的哈希對象需要使用 hashtable 編碼。
注意：這兩個條件的上限值是可以修改的， 具體請看配置文件中關於 hash-max-ziplist-value 選項和 hash-max-ziplist-entries 選項的說明。
對於使用 ziplist 編碼的列表對象來說， 當使用 ziplist 編碼所需的兩個條件的任意一個不能被滿足時， 對象的編碼轉換操作就會被執行： 原本保存在壓縮列表里的所有鍵值對都會被轉移並保存到字典里面， 對象的編碼也會從 ziplist 變為 hashtable 。
以下代碼展示了哈希對象編碼轉換的情況：
1.鍵的長度太大引起編碼轉換
# 哈希對象只包含一個鍵和值都不超過 64 個字節的鍵值對
redis> HSET book name "Mastering C++ in 21 days"
(integer) 1
redis> OBJECT ENCODING book
"ziplist"
# 向哈希對象添加一個新的鍵值對，鍵的長度為 66 字節
redis> HSET book long_long_long_long_long_long_long_long_long_long_long_description "content"
(integer) 1
# 編碼已改變
redis> OBJECT ENCODING book
"hashtable"
2.值的長度太大引起編碼轉換
# 哈希對象只包含一個鍵和值都不超過 64 個字節的鍵值對
redis> HSET blah greeting "hello world"
(integer) 1
redis> OBJECT ENCODING blah
"ziplist"
# 向哈希對象添加一個新的鍵值對，值的長度為 68 字節
redis> HSET blah story "many string ... many string ... many string ... many string ... many"
(integer) 1
# 編碼已改變
redis> OBJECT ENCODING blah
"hashtable"
3.鍵值對數量過多引起編碼轉換
# 創建一個包含 512 個鍵值對的哈希對象
redis> EVAL "for i=1, 512 do redis.call('HSET', KEYS[1], i, i) end" 1 "numbers"
(nil)
redis> HLEN numbers
(integer) 512
redis> OBJECT ENCODING numbers
"ziplist"
# 再向哈希對象添加一個新的鍵值對，使得鍵值對的數量變成 513 個
redis> HMSET numbers "key" "value"
OK
redis> HLEN numbers
(integer) 513
# 編碼改變
redis> OBJECT ENCODING numbers
"hashtable"
五、要點總結
1.Hash類型兩種編碼方式，ziplist 與 hashtable
2.hashtable 編碼的哈希對象使用字典作為底層實現
3.ziplist 與 hashtable 編碼方式之間存在轉換
