redis基础数据结构及编码方式
redis基础数据结构和编码方式
一、基础数据结构
1)简单动态字符串
2)双端链表
3)字典
4)跳跃表
5)整数集合
6)压缩列表
二、对象类型与编码
在redis的数据库中创建一个新的键值对时,总是创建两个对象,一个存储键,一个存储值。
对象的数据结构如下
typedef struct redisObject{
unsigned typed:4;
ungigned encoding:4;
void *ptr;
}robj;
类型常量对应的对象名称
1)REDIS_String: 字符串对象
2)REDIS_LIST: 列表对象
3)REDIS_HASH: 哈希对象
4)REDIS_SET: 集合对象
5)REDIS_ZSET: 有序集合对象
编码和底层实现
1)REDIS_ENCODING_INT: long类型的整数
2)REDIS_ENCODING_EMBSTR: 简单动态字符串
3)REDIS_ENCODING_RAW: 简单动态字符串
4) REDIS_ENCODING_HT: 字典
5)REDIS_ENCODING_LINGKEDLIST: 双端链表
6)REDIS_ENCODING_ZIPLIST: 压缩列表
7)REDIS_ENCODING_INTSET: 整数集合
8)REDIS_ENCONDING_SKIPLIST : 跳跃表和字典
三、 字符串对象
1、字符串的编码:
字符串对象的编码可以是int、raw或者embstr。
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lon类型表示,那么字符串对象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long),并将字符串对象的编码方式设置为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保存这个值,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,并且这个字符串值的长度小于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。
2、编码的转换
int编码和embstr编码的字符串对象在满足条件的情况下,会转换为raw编码的字符串对象。
1)int编码转为raw编码:原对象保存的值不再是整数值,而是一个字符串值,那么会发生编码从int变为raw
2)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转为raw),所以,embstr编码字符串实际上是只读的,当对embstr编码的字符从执行修改命令时,
程序会先将对象的embstr转换成raw,然后再执行修改命令。(embstr编码的字符串对象执行APPEND命令后,对象的编码会从embstr变为raw)。
四、列表对象
1、列表对象的编码:
列表对象的编码可以是ziplist或者linkedlist。ziplist编码的列表对象使用压缩列表作为底层实现,每个压缩列表节点保存一个列表节点。linkedlist编码的列表对象使用双端链表作为底层
实现。每个双端链表节点(node)都保存一个字符串对象,而每个字符串对象都保存了一个列表元素。
2、编码的转换
当列表对象可以同时满足一下两个条件时,列表对象使用ziplist编码,不能满足这两个条件的列表对象需要使用linkedlist编码。
1)列表对象保存的所有字符串元素的长度都小于64字节
2)列表对象保存的元素数量小于512个,
五、哈希对象
1、哈希对象的编码:
哈希对象的编码可以是ziplist或者hashtable。
1)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,程序会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放在压缩列表的表头方向,而后添加的哈希对象中的键指对会被放在压缩列表的链表方向。
2)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。
- 字典中每个值都是一个字符串对象,对象中保存了键值对的值。
2、编码的转换
当哈希对象可以同时满足以下两个条件时,哈希对象使用ziplist编码,否则使用hashtable编码
1)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个字节
2)哈希对象保存的键值对数量小于512个。
六、集合对象
1、集合对象的编码:
集合对象的编码可以时intset或者hashtable
1)intset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。
2)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,每个字符串对象都包含一个集合元素,而字典的值则被全部设置为NULL。
2、编码的转换
同时满足两个条件使用intset,否则使用hashtable
1)集合对象保存的所有值都是整数值
2)集合对象保存的元素数量不超过512个
七、有序集合对象
1、有序集合对象的编码:
有序集合对象的编码可以时ziplist或者skiplist
1)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),第二个元素保存元素的分值(score)
压缩列表内的集合元素按照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放置在靠近表尾的方向。
2)skiplist编码的有序集合对象使用zset结构作为底层实现,一个zset结构同时包含一个字典和一个跳跃表。
- zset结构中的zsl跳跃表按分值从小到大保存了所有集合元素,每个跳跃表节点都保存一个集合元素:跳跃表即诶单的object属性保存了元素成员,而跳跃表节点的score属性则保存了元素的分值。
通过跳跃表,程序可以对有序集合进行范围型操作,比如ZRANK、ZRANGE等命令就是基于跳跃表API来实现的
2. zset结构中的dict字典为有序集合创建了一个从成员到分值的映射,字典中的每个键值对都保存了一个集合元素:字典的键保存了元素的成员,而字典的值则保存了元素的分值。通过字典,程序
可以用O(1)复杂度查找给定成员的分值,ZSCORE命令就是根据这一特性是实现的。
2、编码的转换
同时满足一下两个条件使用ziplist,否则使用skiplist
1)有序集合所保存的所有元素成员的长度都小于64字节
2)有序集合保存的元素数量小于128个
参考:《redis设计与实现》
字符串对象将使用一个简单动态字符串保存这个值,并将对象的编码设置为raw。
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