学习笔记-Redis设计与实现-对象

Posted 2020-08-31

8.1 对象的类型与编码

8.1.1 类型

8.1.2 编码和底层实现

8.2字符串对象

 

字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr。

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度大于32字节（存疑，我电脑上是39字节），那么字符串对象将使用一个简单动态字符串（SDS）来保存这个字符串值，并将对象的编码设置为raw。

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度小于等于32字节，那么字符串对象将使用embstr编码的方式来保存这个字符串值。

embstr编码的字符串对象在执行命令时，产生的效果和raw编码的字符串对象执行命令时产生的效果是相同的，但使用embstr编码的字符串对象来保存短字符串值有以下好处：

• embstr编码将创建字符串对象所需的内存分配次数从raw编码的两次降低为一次。

• 释放embstr编码的字符串对象只需要调用一次内存释放函数，而释放raw编码的字符串对象需要调用两次内存释放函数。

• 因为embstr编码的字符串对象的所有数据都保存在一块连续的内存中，所以这种编码的字符串对象比起raw编码的字符串对象能够更好地利用缓存优势。

 

用long double类型表示地浮点数在Redis中也是作为字符串值来保存的。

8.2.1 编码的转换

 

对于int编码的字符串对象来说，如果我们向对象执行了一些命令，使得这个对象保存的不再是整数值，而是一个字符串值，那么字符串对象的编码将从int变为raw。

 

embstr编码的字符串对象在执行修改命令之后，总会变成一个raw编码的字符串对象。

 

8.2.2 字符串命令的实现

8.3 列表对象

 

列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist。

 

字符串对象是Redis五种类型的对象中唯一一种会被其他四种类型对象嵌套的对象。

 

8.3.1 编码转换

 

当列表对象可以同时满足以下两个条件时，列表对象使用ziplist编码：

• 列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于64字节；

• 列表对象保存的元素数量小于512个；不能满足这两个条件的列表对象需要使用linkedlist编码。

 

8.3.2 列表命令的实现

8.4 哈希对象

 

哈希对象的编码可以是ziplist 或者hashtable。

 

ziplist编码的哈希对象使用压缩列表作为底层实现，每当有新的键值对要加入到哈希对象时，程序就先将保存了键的压缩列表节点推入到压缩列表表尾，然后再将保存了值的压缩列表节点推入到压缩列表表尾，因此：

• 保存了同一键值对的两个节点总是紧挨在一起，保存键的节点在前，保存值的节点在后；

• 先添加到哈希对象中的键值对会被放在压缩列表的表头方向，而后来添加到哈希对象中的键值对会被放在压缩列表的表尾方向。

 

hashtable编码的哈希对象使用字典作为底层实现，哈希对象中的每个键值对都使用一个字典键值对来保存：

• 字典的每个键都是一个字符串对象，对象中保存了键值对的键；

• 字典的每个值都是一个字符串对象，对象中保存了键值对的值。

 

8.4.1 编码转换

 

当哈希对象同时满足以下两个条件时，哈希对象使用ziplist编码：

• 哈希对象保存的所有键值对的键和值的字符串长度都小于64字节；

• 哈希对象保存的键值对数量小于512个；不能满足这两个条件的哈希对象需要使用hashtable编码。

 

8.4.2 哈希命令的实现

8.5 集合对象

 

集合对象的编码可以时inset或者hashtable。

 

inset编码的集合对象使用整数集合作为底层实现，集合对象包含的所有元素都被保存在整数集合里面。

 

hashtable编码的集合对象使用字典作为底层实现，字典的每个键都是一个字符串对象，每个字符串对象包含了一个集合元素，而字典的值则全部设置为NULL。

 

8.5.1 编码的转换

 

当集合对象可以同时满足以下两个条件时，对象使用intset编码：

• 集合对象保存的所有元素都是整数值；

• 集合对象保存的元素数量不超过512个。

不能满足这连个条件的集合对象需要使用hashtable编码。

 

8.5.2 集合命令的实现

8.6 有序集合对象

 

有序集合的编码可以时ziplist或者skiplist。

ziplist编码的压缩列表对象使用压缩列表作为底层实现，每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员（member），而第二个元素则保存元素的分值（score）。

压缩列表内的集合元素按分值从小到大进行排序，分值较小的元素被放置在靠近表头的方向，而分值较大的元素则被放置在靠近表尾的方向。

 

8.6.1 编码的转换

 

当有序集合对象可以同时满足以下两个条件时，对象使用ziplist编码：

• 有序集合保存的元素数量小于128个；

• 有序集合保存的所有元素成员的长度都小于64字节；

不能满足以上两个条件的有序结合对象将使用skiplist编码。

 

8.6.2 有序集合命令的实现

8.7 类型检查鱼命令多态

 

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进行执行，比如说DEL命令、EXPIRE命令、RENAME命令、TYPE命令、OBJECT命令等。

 

而另一种命令智能对特定类型的键执行，不如说：

• SET、GET、APPEND、STRLEN等命令只能对字符串键执行；

• HDEL、HSET、HGET、HLEN等命令只能对哈希键执行；

• RPUSH、LPOP、LINSERT、LLEN等命令只能对列表键执行；

• SADD、SPOP、SINTER、SCARD等命令只能对集合键执行；

• ZADD、ZCARD、ZRANK、ZSCORE等命令只能对有序集合键执行；

 

8.7.1 类型检查的实现

 

类型特定命令所进行的类型检查时通过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过的命令；

• 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。

 

8.7.2 多态命令的实现

 

DEL、EXPIRE等命令和LLEN等命令的区别在于，前者是基于类型的多态----一个命令可以同时用于处理多种不同类型的键，而后者是基于编码的多态---一个命令可以同时用于处理多种不同编码。

8.8 内存回收

对象的引用计数信息会随着对象的使用状态而不断变化：

• 在创建一个新对象时，引用计数的值会被初始化为1；

• 当对象被一个新程序使用时，它的引用计数值会被增1；

• 当对象不再被一个程序使用时，它的引用计数会被减1；

• 当对象的引用计数值变为0时，对象所占用的内存会被释放。

  
  

8.9 对象共享

 

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。

8.10 对象的空转时长

 

OBJECT IDLETIME命令可以打印出给定键的空转时长。

 

8.11 重点回顾

 

• Redis数据库中的每个键值对的键和值都是一个对象。

• Redis共有字符串、列表、哈希、集合、有序集合五种类型的对象，没中类型的对象至少都有两种或者以上的编码方式，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。

• 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。

• 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。

• Redis会共享值为0到9999的字符串对象。

• 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。

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