Redis不同数据类型的的数据结构实现

Posted 2020-07-02 IT人职场笔记

我们知道Redis支持五种数据类型，

分别是字符串、哈希表（map）、列表（list）、集合（set）和有序集合，和Java的集合框架类似，不同数据类型的数据结构实也是不一样的。

>>Redis中的redisObject对象

Redis是使用C编写的，内部实现了一个struct结构体redisObject对象，

通过结构体来模仿面向对象编程的“多态”，作为一个底层的数据支持，redisObject代码：

/*
 * Redis 对象
 */
typedef struct redisObject {
    // 类型
    unsigned type:4;
    // 对齐位
    unsigned notused:2;
    // 编码方式
    unsigned encoding:4;
    // LRU 时间（相对于 server.lruclock）
    unsigned lru:22;
    // 引用计数
    int refcount;
    // 指向对象的值
    void *ptr;
} robj;

 

其中type、encoding、ptr3个属性分别表示：
type：redisObject的类型，字符串、列表、集合、有序集、哈希表
encoding：底层实现结构，字符串、整数、跳跃表、压缩列表等
ptr：实际指向保存值的数据结构

如果一个 redisObject 的 type 属性为 REDIS_LIST ， encoding 属性为 REDIS_ENCODING_LINKEDLIST ，
那么这个对象就是一个 Redis 列表，它的值保存在一个双端链表内，而 ptr 指针就指向这个双端链表；
如果一个 redisObject 的 type 属性为 REDIS_HASH ， encoding 属性为 REDIS_ENCODING_ZIPMAP ，
那么这个对象就是一个 Redis 哈希表，它的值保存在一个 zipmap 里，而 ptr 指针就指向这个 zipmap 。

下面这张图片中的REDIS_STRING/REDIS_LIST/REDIS_ZSET/REDIS_HASH/REDIS_SET针对的是redisObject中的type，
后面指向的REDIS_ENCODING_LINKEDLIST等针对的是encoding字段。

Redis的底层数据结构有以下几种：
简单动态字符串sds(Simple Dynamic String)
双端链表(LinkedList)
字典(Map)
跳跃表(SkipList)

下面针对五种数据类型，学习相关的底层数据结构。

>>String

如果一个String类型的value能够保存为整数，则将对应redisObject 对象的encoding修改为REDIS_ENCODING_INT，将对应robj对象的ptr值改为对应的数值。
如果不能转为整数，保持原有encoding为REDIS_ENCODING_RAW。
因此String类型的数据可能使用原始的字符串存储（实际为sds - Simple Dynamic Strings，对应encoding为REDIS_ENCODING_RAW）或者整数存储。

Redis可以直接查看对象的ENCODING值：

redis:6379> set strtest 1
OK
redis:6379> OBJECT ENCODING strtest
"int"
redis:6379> set strtest blog
OK
redis:6379> OBJECT ENCODING strtest
"raw"

　　

>>List

列表的底层实现有2种：
REDIS_ENCODING_ZIPLIST
REDIS_ENCODING_LINKEDLIST
ZIPLIST相比LINKEDLIST可以节省内存，
当创建新的列表时，默认是使用压缩列表作为底层数据结构的。
Redis内部会对相关操作做判断，
当list的elem数小于配置值: hash-max-ziplist-entries 或者elem_value字符串的长度小于 hash-max-ziplist-value, 可以编码成 REDIS_ENCODING_ZIPLIST 类型存储，以节约内存；
但由于在zip list添加和删除元素会涉及到数据移动，
因此当list内容较多时，使用双向链表。

>>Hash

创建新的Hash类型时，默认也使用ziplist存储value，保存数据过多时，使用hast table。

>>Set

集合的底层实现也有两种：
REDIS_ENCODING_INTSET
REDIS_ENCODING_HT(字典)
创建Set类型的key-value时，如果value能够表示为整数，则使用intset类型保存value。
数据量大时，切换为使用hash table保存各个value。

>>Sorted Set

有序集合的底层实现也是2种：
REDIS_ENCODING_ZIPLIST
REDIS_ENCODING_SKIPLIST

关于Redis中的跳跃表，查看这篇文章：跳跃表
跳跃表在 Redis中的使用，就是实现有序集合数据类型。

 

非一手资料，相关分析整理自论坛博客等，版本Redis 2.6。

了解更多：Redis 数据类型