Redis数据结构——对象多态及回收

Posted 2021-06-27 codingjav

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前言

1、类型检查与命令多态

延伸阅读：为什么redis不共享包含字符串的对象？

重点回顾

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前言

本篇会是Redis基础数据结构最后一篇，整个Redis基础系列将要告一段落。后面会依据

《redis设计与实现》继续分享Redis持久化、高可用、实战相关，敬请期待！！！

Redis数据结构——整数集合-intset

Redis数据结构——字典-hashtable

Redis数据结构——跳跃表-skiplist

Redis数据结构——链表-linkedlist

Redis数据结构——简单动态字符串-SDS

Redis数据结构-对象

1、类型检查与命令多态

redis中用于操作键的命令基本上可以分为两种类型。

       其中一种命令可以对任何类型的键执行，比如说del命令、expire命令、rename命令、type命令、object命令等。

       而另一种命令只能对特定类型的键执行，比如set、get、append、strlen等命令只能对字符串键键执行；hdel、hset、hget、hlen等命令只能对哈希键执行。

类型检查的实现

       类型特定命令锁进行的类型检查是通过redisObject结构的type属性来实现的：

在执行一个类型特定命令之前，服务器会先检查输入数据库键的值对象是否为执行命令所需的类型，如果是的话，服务器就对键执行指定的命令；否则，服务器将拒绝执行命令，并向客户端返回一个类型错误。

多态命令的实现

       redis除了会根据值对象的类型来判断键是否能够执行指定命令之外，还会根据值对象的编码方式，选择正确的命令实现代码来执行命令。

       举个例子，在前面介绍列表对象的编码时我们说过，列表对象有ziplist和linkedlist两种编码可用，其中前者使用压缩列表api来实现列表命令，而后者使用双端链表api来实现列表命令。

内存回收

 因为C语言并不具备自动内存回收功能，所以redis在自己的对象系统中构建了一个引用计数技术实现的内存回收机制，通过这一机制，程序可以通过跟中对象的引用计数信息，在适当的时候自动释放对象并进行内存回收。每个对象的引用计数信息由redisObject结构的refcount属性记录：

typedef struct redisObject{       
// 
…        
//引用计数       
int refcount;        
……. 
}

对象共享

除了用于实现引用计数内存回收机制之外，对象的引用计数属性还带有对象共享的作用。目前来说，redis会在初始化服务器时，创建一万个字符串对象，这些对象包含了从0到9999的所有整数值，当服务器需要用到值为0到9999的字符串对象时，服务器就会使用这些共享对象，而不是新创建对象。（可以通过配置修改常量值）另外，这些共享对象不单单只有字符串字符串键可以使用，那些在数据结构中嵌套了字符串对象的对象（linkedlist编码的列表对象、hashtable编码的哈希对象等）都可以使用这些共享对象。

对象的空转时长

除了前面介绍介绍过的type、encoding、ptr和refcount四个属性值之外，redisObject结构包含的最后一个属性为lru属性，该属性记录了对象最后一次被命令程序访问的时间，这个时间被利用在对象回收算法中。

延伸阅读：为什么redis不共享包含字符串的对象？

       当服务器考虑将一个共享对象设置为键的值对象时，程序需要先检查给定的共享对象和键想创建的目标是否完全相同，只有在共享对象和目标对象完全相同的情况下，程序才会将共享对象用作键的值对象，而一个共享对象保存的值越复杂，验证共享对象和目标对象是否相同所需要的复杂度就会越高，消耗的cpu时间也会越多。

• 如果共享对象是保存整数值的字符串对象，那么验证操作的复杂度为o(1)
• 如果共享对象是保存字符串值的字符串对象，那么验证操作的复杂度为O(N)
• 如果共享对象对象是包含了多个值（或者对象的）对象，比如列表对象或者哈希对象，那么验证操作的复杂度将会是O(N^2)

因此，尽管共享更复杂的对象可以节约更多的内存，但受到cpu时间的限制，redis只对包含整数值的字符串对象进行共享。

重点回顾

1 、redis数据库中的每个键值对的键和值都是一个对象

2、 redis公有字符串、列表、哈希、集合、有序集合五种类型的对象，每种类型的对象至少都有两种或以上的编码方式，不同的编码可以在不同的使用场景上优化对象的使用效率。

3 、服务器在执行某些命令之前，会先检查给定键的类型能否执行指定的命令，而检查一个键的类型就是检查键的值对象的类型。

4 、redis的对象系统带有引用计数实现的内存回收机制，当一个对象不再被使用时，该对象所占用的内存就会被自动释放。

5、 redis 会共享值为0到9999的字符串对象。

6、 对象会记录自己的最后一次被访问的时间，这个时间可以用于计算对象的空转时间。