Redis源码剖析--对象Object

阳光穿透心脏的1/2处 2022-06-08 00:38 146阅读 0赞

之前介绍的都是Redis的基础数据结构，比如简单动态字符串（SDS）、双端链表、字典、压缩列表、整数集合， 等等，不过Redis并没有直接用这些结构来实现键值对的数据库，而是对其进行了封装， 所有的键和值都是用对象Object来表示的。

Redis构建的对象分为5类， 字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象这五种类型的对象， 分别对应Redis操作中的string、list、hash、set和zset。

## 对象的结构 ##

typedef struct redisObject {
        unsigned type:4;
        unsigned encoding:4;
        unsigned lru:LRU_BITS; // LRU_BITS为24
        int refcount;
        void *ptr;
    } robj;

type表示类型， encoding表示编码，prt表示指向底层数据实现的指针。

refcount用来实现基于引用计数技术的内存回收机制：通过引用计数技术实现了对象共享机制， 这一机制可以在适当的条件下， 通过让多个数据库键共享同一个对象来节约内存。

### 类型type ###

上面说到Redis中有5中对象类型，对应的定义如下

#define OBJ_STRING 0
    #define OBJ_LIST 1
    #define OBJ_SET 2
    #define OBJ_ZSET 3
    #define OBJ_HASH 4

对于 Redis 数据库保存的键值对来说， 键总是一个字符串对象， 而值则可以是字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象或者有序集合对象的其中一种。

### 编码和底层实现 ###

Redis对象的编码方式由encoding参数指定，也就是表示ptr指向的数据以何种数据结构作为底层实现。该字段也占用4个bit位。其取值和对应类型对应如下：

#define OBJ_ENCODING_RAW 0 /* Raw representation */
    #define OBJ_ENCODING_INT 1 /* Encoded as integer */
    #define OBJ_ENCODING_HT 2 /* Encoded as hash table */
    #define OBJ_ENCODING_ZIPMAP 3 /* Encoded as zipmap */
    #define OBJ_ENCODING_LINKEDLIST 4 /* Encoded as regular linked list */
    #define OBJ_ENCODING_ZIPLIST 5 /* Encoded as ziplist */
    #define OBJ_ENCODING_INTSET 6 /* Encoded as intset */
    #define OBJ_ENCODING_SKIPLIST 7 /* Encoded as skiplist */
    #define OBJ_ENCODING_EMBSTR 8 /* Embedded sds string encoding */
    #define OBJ_ENCODING_QUICKLIST 9 /* Encoded as linked list of ziplists */

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>编码常量</th> 
   <th>编码所对应的底层数据结构</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_INT</td> 
   <td>long 类型的整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_EMBSTR</td> 
   <td>embstr 编码的简单动态字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_RAW</td> 
   <td>简单动态字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_HT</td> 
   <td>字典</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_LINKEDLIST</td> 
   <td>双端链表</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_ZIPLIST</td> 
   <td>压缩列表</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_INTSET</td> 
   <td>整数集合</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ENCODING_SKIPLIST</td> 
   <td>跳跃表和字典</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Redis中的5中类型的对象，都对应着不止一种的底层实现

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>编码</th> 
   <th>对象</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>REDIS_STRING</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_INT</td> 
   <td>使用整数值实现的字符串对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_STRING</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_EMBSTR</td> 
   <td>使用 embstr 编码的简单动态字符串实现的字符串对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_STRING</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_RAW</td> 
   <td>使用简单动态字符串实现的字符串对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_LIST</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_ZIPLIST</td> 
   <td>使用压缩列表实现的列表对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_LIST</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_LINKEDLIST</td> 
   <td>使用双端链表实现的列表对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_HASH</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_ZIPLIST</td> 
   <td>使用压缩列表实现的哈希对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_HASH</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_HT</td> 
   <td>使用字典实现的哈希对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_SET</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_INTSET</td> 
   <td>使用整数集合实现的集合对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_SET</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_HT</td> 
   <td>使用字典实现的集合对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ZSET</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_ZIPLIST</td> 
   <td>使用压缩列表实现的有序集合对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>REDIS_ZSET</td> 
   <td>REDIS_ENCODING_SKIPLIST</td> 
   <td>使用跳跃表和字典实现的有序集合对象。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

通过encoding参数来区分底层的实现，这样既灵活，也能节省内存。比如hash表的实现的时候，当元素比较少的时候，可以用压缩列表来实现；当元素不断增长，压缩列表失去优势的时候，就将其转化成hash table来实现。

之后几篇分别介绍 Redis 中的五种不同类型的对象， 说明这些对象底层所使用的编码方式。 由于每种对象类型都有不止一种底层结构，所以同时列出对象从一种编码转换成另一种编码所需的条件， 以及同一个命令在多种不同编码上的实现方法。