Redis数据类型及实现

先列举：

五大类型：String、List、Hash、Set、Sorted Set、

其它： pubsub（应该算独立功能吧？）、HyperLogLog（2.8.9+）、Geo（3.2+）、Stream（redis5+）

* * * redisObject * * *

redis中实现了不少自定义数据结构，但redis并无直接使用这些结构来构建k-v系统，而是使用这些结构建立了一个对象系统；这个对象系统包含了上面咱们列举的字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象等等；

注：本文假定阅读者对于redis底层数据结构及实现有必定了解

注：底层数据结构包括: 简单动态字符串SDS、链表linkedlist、跳跃表skiplist、压缩列表ziplist、整数集合等等

使用对象的优势：

• 执行命令前，方便根据对象类型判断一个对象是否可执行给定的命令；
• 针对不一样的使用场景，为对象设置多种不一样的数据结构实现，以优化性能；
• redis的对象系统还实现了基于引用计数技术的内存回收机制；
• 经过引用计数，还实现了对象共享机制；
• redis的对象带有访问时间记录信息，可用于计算数据库键的空转时长，以辅助实现maxmemory；

redisObject：

• type：类型
  • REDIS_STRING: string
  • REDIS_LIST: list
  • REDIS_HASH: hash
  • REDIS_SET: set
  • REDIS_ZSET: zset
• encoding：编码，即底层数据结构的类型；
  • REDIS_ENCODING_INT：int = long型整数
  • REDIS_ENCODING_EMBSTR：embstr = embstr编码的SDS
  • REDIS_ENCODING_RAW：raw = SDS
  • REDIS_ENCODING_HT：hashtable = 字典（哈希表）
  • REDIS_ENCODING_LINKEDLIST：linkedlist = 链表
  • REDIS_ENCODING_ZIPLIST：ziplist = 压缩列表
  • REDIS_ENCODING_INTSET：intset = 整数集合
  • REDIS_ENCODING_SKIPLIST：skiplist = 跳跃表
• ptr：指向底层数据结构实现的指针；

说明： redis是一个键值对系统，它的键老是字符串对象，值为上述类型中声明的对象类型（新版本有扩充），使用type命令可查看数据库键的类型，实际就是数据库键对应的值的类型；

---

-------- 快乐的分割线-------下面介绍五大类型 ----------------

---

String 字符串

redisObject的type为REDIS_STRING，用type命令查询，显示string，编码表示底层数据结构：

• int： 若是一个字符串对像保存的是整数值，且该值可用long类型来表示，那么该对象会将整数值保存在ptr属性中（void*转换为long），并将encoding设置为int
• raw：字符串值（含浮点型），且长度大于32Byte（默认）,那字符串对象将使用一个SDS来保存这个值，并将encoding设置为raw
• embstr：字符串值（含浮点型），且长度小于等于32字节，则使用embstr编码的方式来保存

注1：embstr是一种专门保存短字符串的优化编码，与raw同样使用redisObject+sdshdr结构，区别是，raw调用两次内存分配函数来分别建立redisObject结构和sdshdr结构，而embstr则调用一次内存分配函数来分配一块连续的内存空间，该空间依次包含这两种结构

注2：浮点型数据，在redis也是作为字符串对象保存的，保存或者计算时会有一个类型转换的过程

List 列表

能够用ziplist或linkedlist表示，后来用quicklist(3.2+)

• ziplist： 知足如下条件时使用压缩列表作为list的底层实现：
  • 全部元素字符串长度都小于64Byte(默认值)
  • 元素数量小于512
• linkedlist： 不知足使用ziplist的条件时，使用linkedlist
• quicklist： redis3.2开始支持的数据结构，是一个由ziplist组成的双端列表，链表的每个节点都是一个ziplist，貌似3.2以后，list只用quicklist结构实现

list-max-ziplist-size：每一个ziplist（即quicklist的节点）大小，默认-2，此值可正可负，其中正数表示每一个压缩列表中存放的最大元素个数，若是是负数，表示按字节数来限定元素个数：

• -1 每一个节点的ziplist字节大小不能超过4kb
• -2 每一个节点的ziplist字节大小不能超过8kb（默认值）
• -3 每一个节点的ziplist字节大小不能超过16kb
• -4 每一个节点的ziplist字节大小不能超过32kb
• -5 每一个节点的ziplist字节大小不能超过64kb

Hash 哈希

编码为ziplist或hashtable

• ziplist 用两个ziplist节点分别表示键和值，添加键值对时，先将键节点推入到表尾，再将值节点推入到表尾，所以键值对老是紧挨着且先加入的在表头方向； 知足以下条件时使用ziplist作底层实现：
  • 全部键值对的键和值字符串的长度所有小于64Byte（默认值，配置项：hash-max-ziplist-value）
  • 键值对数量小于512（默认值，配置项：hash-max-ziplist-entries）
• hashtable 不知足使用ziplist的条件时，将使用hashtable作为底层结构

Set 集合

集合对象的编码能够是intset或者hashtable

• intset 知足如下条件时用做集合的底层实现：
  • 集合对象保存的全部元素值都是整数值
  • 元素数量不超过512（默认值，配置项：set-max-intset-entries）
• hashtable 不适用intset时，使用hashtable作为底层实现，使用hashtable时，只使用键，值为Null，相似于java的HashSet

Sorted Set 有序集合

有序集合的编码能够是ziplist或skiplist

• ziplist：使用ziplist实现时，每一个有序集合元素使用挨在一块儿的两个ziplistNode表示，第一个表示元素成员member，第二个表示分值score；ziplist中的集合元素按分值从小到大排列，小的靠近表头方向，大的靠近表尾方向；知足以下条件时使用：
  • 元素数量小于128（默认值，配置项：zset-max-ziplist-entries）
  • 全部元素成员的长度小于64（默认值，配置项：zset-max-ziplist-value）
• skiplist 使用zset结构作为底层实现，每一个zset同时包含一个字典dict和一个跳跃表skiplist：
  • skiplist ：按分值从小到大保存了有序集合的元素，保证有序，提升范围型操做性能
  • dict ：字典则是为每一个元素建立了成员到分值的映射，提供快速查找性能

注：编码为skiplist时，跳跃表和字典会共享成员及分值，内存中只占一分，由于不存在内存浪费；

---

----- 快乐的分割线 -------- 下面其它类型，还没好好研究完---------

---

pubsub 发布/订阅

发布/订阅彷佛是一项独立功能，不能算一种数据类型，不过从使用上差很少，估且也算在这儿吧；

redis的发布/订阅功能分为两类：频道的发布/订阅及模式的发布/订阅；redis的服务器在redis内部用redisServer结构表示，而发布订阅的实现，依赖于redisServer中的两个属性：

• 频道（channel） pubsub_channels字典，字典的键表示被订阅的频道，而值是一个链表，存储了全部订阅该频道的客户端；
  • 订阅：定位到频道的订阅链表，在表尾添加一个含订阅客户端的节点
  • 退订：定位到频道的订阅链表，遍历，找到含退订客户端的节点，删除
  • 发布：定位到频道的订阅链表，遍历，依次发消息
• 模式（patter） pubsub_patterns 链表，每一个节点都包含一个pubsubPattern结构，该结构中存储了订阅模式的客户端和订阅的模式；
  • 订阅：建立一个pubsubPattern结构，添加到pubsub_patterns 链表尾
  • 退订：遍历pubsub_patterns，找到含要退订的模式和客户端的节点，删除
  • 发布：遍历pubsub_patterns，向模式匹配的客户发消息

注：订阅将阻塞线程，应该在独立线程独立客户端中使用；

HyperLogLog

使用type查询一个HyperLogLog类型的值，是string，彷佛，是基于string结构实现的HyperLogLog功能？待探究

Geo

Stream

还没有研究，且目前5.0版本中，做者不建议在生产环境中使用stream，因此学习后再补充

---

-------- 快乐的分割线------- 知识扩展 ----------------