Redis - 数据类型映射底层结构

简介

从数据类型上体现就是,同一个数据类型,在不同的情况下会使用不同的编码类型,底层所使用的的数据结构也不相同。

字符串对象

字符串对象的编码可以是 intrawembstr 三者之一。

embstr 编码是专门用于保存简短字符串的一种优化编码方式,与 raw 编码会调用两次内存分配函数分别创建 redisObject 结构和 sdshdr 结构不同,embstr 只会使用一次内存分配函数创建一块连续的内存空间同时存放 redisObject 结构和 sdshdr 结构。

字符串转换编码的条件如下:

  • 如果字符串对象存储的是整数值并且不超过 long 的范围时,优先选择使用 int 作为编码方式
  • 如果存储的字符串长度大于 32 个字节,会使用 raw 编码的简单动态字符串作为保存
  • 如果存储的字符串长度小于 32 个字节,会使用 embstr 编码的简单动态字符串作为保存

字符串对象中有两个需要注意的地方:

  • 对于存储浮点数的字符串对象,实际上这个浮点数是以字符串值来保存的,执行如 INCRBYFLOAT 这样的命令时,Redis 会先将字符串转换成浮点数计算,然后再转换成字符串值存储
  • int 编码和 embstr 编码在条件满足下会转换成 raw 编码。embstr 在执行修改命令之后总是会转换成 raw 编码,这个过程是不可逆的

列表对象

在 3.2 版本之前,列表对象的编码可以是 ziplist 或者 zlinkedlist 的其中一个;在 3.2 版本之后,列表对象的编码只能是 quicklist

哈希对象

哈希对象的编码可以是 ziplist 或者 hashtable 中的一个。

哈希对象使用 ziplist 作为底层实现的时候,每当有新的键值对要插入哈希对象时,Redis 会先保存键的压缩列表节点到压缩列表的表尾,然后再保存值的压缩列表节点到压缩列表的表尾。

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

集合对象

集合对象的编码可以是 intset 或者 hashtable 中的一个。

hashtable 编码的集合对象使用字典作为底层实现,字典的每个键都是字符串对象,这个字符串对象包含着集合元素,字典的每个值都直接存储 NULL

当集合对象同时满足以下两个条件时,集合对象使用 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据不超过 512 个

有序集合对象

有序集合对象的编码可以是 ziplist 或者 skiplist 中的一个。

有序集合对象使用 ziplist 编码作为底层实现时,每个集合对象会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,第二个元素则保存元素的分值。

这里有一点需要注意,skiplist 编码的有序集合使用 zset 结构作为底层实现,一个 zset 结构包含一个字典和一个跳表。其中字典的键保存元素的成员,字典的值保存元素的分值;跳表的 object 属性保存元素的成员,跳表的 score 属性保存元素的分值。

理论上有序集合可以只使用字典或者跳表实现,但是使用两个结构冗余存储有序集合对象的成员和分值,既保留了字典 \(O(1)\) 时间复杂度查找的效率,也保留了跳表范围型操作的所有优点。

当同时满足以下两个条件时,有序集合会使用 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

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