Redis-五种对象

本文主要是介绍Redis-五种对象，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

对象简介：          

       在前面的文章中，我们陆续介绍了Redis用到的所有主要数据结构，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。Redis并没有直接使用这些数据结构来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构创建了一个对象系统，这个系统包含字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象这五种类型对象，每种对象都用到了至少一种前面所介绍的数据结构。使用对象的另一个好处是，我们可以针对不同的使用场景，为对象设置多种不同的数据结构实现，从而优化对象在不同场景下的使用效率。

       除此之外，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，当程序不再使用某个对象的时候，这个对象所占用的内存就会被自动释放；另外，Redis还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。最后，Redis的对象带有访问时间记录信息，该信息可以用于计算数据库键的空转时长，在服务器启用了maxmemory功能的情况下，空转时长较大的那些键可能会优先被服务器删除。

对象的类型与编码：

       Redis使用对象来表示数据库中的键和值，每次当我们在Redis的数据库中新创建一个键值对时，我们都会至少创建两个对象，一个对象用作键值对的键，另外一个对象用作键值对的值。

       Redis中的每个对象都由一个redisObject结构表示，该结构中和保存数据有关的三个属性分别是type属性、encoding属性和ptr属性：

typedef struct redisObject { 
    // 类型 
    unsigned type:4; 
    // 编码 
    unsigned encoding:4; 
    // 指向底层实现数据结构的指针 
    void *ptr; 
// ...
} robj;

 底层结构如下图：

        Redis中的对象，大都是通过多种数据结构来实现的，为什么会这样设计呢？用一种固定的数据结构来实现，不是更加简单吗？

        这样设计的好处：

1. 可以自由改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有影响，这样一旦开发出更优秀的内部编码，无需改动外部数据结构和命令，例如Redis3.2提供了quicklist，其结合了ziplist和linkedlist两者
   的优势，为列表类型提供了一种更为优秀的内部编码实现，而对外部用户来说基本感知不到。 这一点比较像程序设计中的分层架构。
2. 多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自的优势，从而优化对象在不同场景下的使用效率。例如ziplist比较节省内存，但是在列表元素比较多的情况下，性能会有所下降，这时候Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换linkedlist。 (后续文章将根据具体对象介绍)

        重点回顾：

• Redis基于底层的一些数据结构创建了一个对象系统供用户使用。
• 这个系统主要包含字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象。
• Redis的键对象都是字符串对象。
• Redis的值对象主要有字符串、哈希、列表、集合、有序集合几种。
• 为了可以自由改进内部编码，以及在不同场景下发挥其最大优势，Redis中的对象，大都是通过多种数据结构来实现。

字符串对象：

        字符串对象是 Redis 中最基本的数据类型,也是我们工作中最常用的数据类型。redis中的键都是字符串对象，而且其他几种数据结构都是在字符串对象基础上构建的。字符串对象的值实际可以是字符串、数字、甚至是二进制，最大不能超过512MB 。  

       内部实现

        Redis字符串对象底层的数据结构实现主要是int和简单动态字符串SDS，其通过不同的编码方式映射到不同的数据结构。

        字符串对象的内部编码有3种 ：int、raw和embstr。Redis会根据当前值的类型和长度来决定使用哪种编码来实现。

        1.如果一个字符串对象保存的是整数值,并且这个整数值可以用long类型来表示,那么字符串对象会将整数值保存在字符串对象结构的ptr属性里面(将void*转换成1ong),并将字符串对象的编码设置为int。

        2.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,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。

        3.如果字符串对象保存的是一个字符串值,并且这个字符申值的长度小于等于32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embstr

         embstr编码是专门用于保存短字符串的一种优化编码方式，我们可以看到embstr和raw编码都会使用SDS来保存值，但不同之处在于embstr会通过一次内存分配函数来分配一块连续的内存空间来保存redisObject和SDS。而raw编码会通过调用两次内存分配函数来分别分配两块空间来保存redisObject和SDS。Redis这样做会有很多好处。

• 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里面，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带来的优势。（更好的利用CPU缓存提升性能）

     编码的转换：

     long double类型表示的浮点数在Redis中也是作为字符串值来保存的。如果我们要保存一个浮点数到字符串对象里面，那么程序会先将这个浮点数转换成字符串值，然后再保存转换所得的字符串值。在有需要的时候，程序会将保存在字符串对象里面的字符串值转换回浮点数值，执行某些操作，然后再将执行操作所得的浮点数值转换回字符串值，并继续保存在字符串对象里面。

     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。如APPEND操作

     另外，因为Redis没有为embstr编码的字符串对象编写任何相应的修改程序（只有int编码的字符串对象和raw编码的字符串对象有这些程序），所以embstr编码的字符串对象实际上是只读的。当我们对embstr编码的字符串对象执行任何修改命令时，程序会先将对象的编码从embstr转换成raw，然后再执行修改命令。因为这个原因，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。

列表对象：

     列表（list）类型是用来存储多个有序的字符串，列表中的每个字符串称为元素(element)，一个列表最多可以存储232-1个元素。在Redis中，可以对列表两端插入（push）和弹出（pop），还可以获取指定范围的元素列表、获取指定索引下标的元素等。列表是一种比较灵活的数据结构，它可以充当栈和队列的角色，在实际开发上有很多应用场景。

• ziplist（压缩列表）：当列表的元素个数小于list-max-ziplist-entries配置（默认512个），同时列表中每个元素的值都小于list-max-ziplist-value配置时（默认64字节），Redis会选用ziplist来作为列表的内部实现来减少内存的使用。
• linkedlist（链表）：当列表类型无法满足ziplist的条件时，Redis会使用linkedlist作为列表的内部实现。

      而在Redis3.2版本开始对列表数据结构进行了改造，使用 quicklist 代替了 ziplist 和 linkedlist.

      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。

这篇关于Redis-五种对象的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！