Redis类型type与编码encoding原理及使用方法是什么

其他教程   发布日期:2023年10月16日   浏览次数:149

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    摘要

    Redis是一款开源的高性能key-value数据库,广泛应用于各种场景。在Redis中,数据类型(type)和编码(encoding) 是非常重要的概念。本篇博客将详细介绍Redis支持的数据类型以及相应的编码方式和底层实现原理。

    要查看Redis某个key的内部编码,可以使用Redis命令

    OBJECT ENCODING key
    。其中,
    key
    是你想要查询的键名。例如,如果你想要查询名为
    mykey
    的键的内部编码,可以执行以下命令:
    127.0.0.1:6379> object encoding mykey  // 查看某个Redis键值的编码

    redisObject

    在 Redis 中,redisObject 是 Redis 中最基本的数据结构之一。redisObject 用于表示 Redis 中的键值对中的值,它可以是字符串、整数、列表、哈希表等任意一种 Redis 数据类型。

    redisObject 的定义如下:

    typedef struct redisObject {
    
        // 类型
        unsigned type:4;
    
        // 编码方式
        unsigned encoding:4;
    
        // 引用计数
        int refcount;
    
        // 指向实际值的指针
        void *ptr;
    
    } robj;
    • type:表示 redisObject 的类型。

    • encoding:表示 redisObject 的编码方式。

    • refcount:表示当前 redisObject 被引用的次数。

    • ptr: ptr字段则是一个指针,指向实际的 Redis 对象。

    Redis源码encoding取值有如下几种:

    #define OBJ_ENCODING_RAW 0        /* Raw representation */
    #define OBJ_ENCODING_INT 1        /* Encoded as integer */
    #define OBJ_ENCODING_HT 2         /* Encoded as hash table */
    #define OBJ_ENCODING_ZIPMAP 3     /* Encoded as zipmap */
    #define OBJ_ENCODING_LINKEDLIST 4 /* No longer used: old list encoding. */
    #define OBJ_ENCODING_ZIPLIST 5    /* Encoded as ziplist */
    #define OBJ_ENCODING_INTSET 6     /* Encoded as intset */
    #define OBJ_ENCODING_SKIPLIST 7   /* Encoded as skiplist */
    #define OBJ_ENCODING_EMBSTR 8     /* Embedded sds string encoding */
    #define OBJ_ENCODING_QUICKLIST 9  /* Encoded as linked list of ziplists */

    类型与编码介绍

    Redis支持五种主要的数据类型:字符串(string)、列表(list)、集合(set)、有序集合(sorted set)和哈希(hash)。每种数据类型都有对应的编码方式。

    数据类型与编码方式总览如下:

    数据类型 编码方式
    字符串 int、embstr、raw
    哈希表 ziplist、hashtable
    列表 ziplist、linkedlist、quicklist
    集合 intset、hashtable
    有序集合 ziplist、skiplist

    字符串

    字符串是Redis中最基本的数据类型,通常用于存储文本或二进制数据。Redis支持两种编码方式:

    • int:当字符串可以表示为整数时,Redis会将其转换为整数,并采用int编码方式存储。int编码方式的优点是存储空间小,操作效率高。缺点是只能存储整数,不支持字符串操作。

    • embstr(embstr-encoded string):保存长度小于44字节的字符串,当一个字符串比较短,采用此编码方式存储,可以减少内存占用。

    • raw(raw-encoded string):保存长度大于44字节的字符串,当一个字符串比较长时,采用此编码方式存储。

    列表

    列表是一系列有序的字符串集合,可以添加、修改和删除元素。Redis支持三种编码方式:

    • ziplist:在Redis3.2版本之前,当List列表中每个字符串的长度都小于64字节并且List列表中元素数量小于512个时,List对象使用ziplist编码,其他情况使用linkedlist编码。ziplist是一种紧凑的、压缩的列表结构,可以节省内存。适用于小型列表。

    • linkedlist:linkedlist是一种链表结构,支持任意大小的列表。但其内存占用会随着列表长度的增加而增加。

    • quicklist:Redis 3.2版本引入,quicklist是一种由多个ziplist组成的列表结构,既能保证性能,又能节省内存。适用于大型列表。

    集合

    集合是一系列无序的字符串集合,支持添加、删除和查询元素。Redis支持两种编码方式:

    • intset:当集合中的元素都是整数时,Redis会采用intset编码方式存储。intset编码方式的优点是存储空间小,操作效率高。

    • hashtable:当集合中的元素包含字符串时,Redis会采用hashtable编码方式存储。hashtable编码方式的优点是可以存储任意类型的元素,支持字符串操作。缺点是存储空间相对较大,操作效率相对较低。

    有序集合

    有序集合是一系列无序的字符串集合,每个元素关联一个分数,可以根据分数排序。Redis支持两种编码方式:

    • ziplist:保存的元素少于128个并且所有元素大小都小于64字节使用ziplist编码,ziplist是一种紧凑的、压缩的列表结构,适用于小型有序集合。

    • skiplist:skiplist是一种跳跃表结构,支持快速查询和排序。适用于大型有序集合。

    哈希表

    哈希表是一系列键值对集合,每个键关联一个值。Redis支持两种编码方式:

    • ziplist:哈希对象保存的所有键值的字符串长度小于64字节并且键值对数量小于512个,Redis会采用ziplist编码方式存储。ziplist编码方式的优点是存储空间小,操作效率高。缺点是不支持快速的键查找操作。

    • hashtable:除上述条件之外,Redis会采用hashtable编码方式存储。hashtable编码方式的优点是支持快速的键查找操作。缺点是存储空间相对较大,操作效率相对较低。

    类型与编码底层原理

    了解Redis支持的数据类型和编码方式后,我们来看一下它们的底层实现原理。

    编码转换

    Redis中的每个键值对都有一个类型标识,表示该键值对的数据类型。当我们对一个键进行操作时,Redis会根据该键当前的编码方式以及操作所需的编码方式,对键值对进行编码转换。

    例如,当我们向一个字符串中追加内容时,如果该字符串当前的编码方式为raw,但是新的内容可以使用embstr编码方式存储,那么Redis会将该字符串的编码方式从raw转换为embstr。

    数据结构

    除了编码方式外,Redis还使用了许多经典的数据结构来实现各种数据类型。例如,Redis的列表和哈希表都是采用链表结构实现的。而有序集合则采用了跳跃表(Skip List)这种高效的数据结构。

    这些数据结构都经过了精心设计和优化,以满足各种场景下的应用需求。例如,链表结构适合频繁地添加和删除元素,而跳跃表结构则适合排序和查找。

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