Redis 對(duì)象的類型與編碼

Redis 使用對(duì)象來表示數(shù)據(jù)庫(kù)中的鍵和值， 每次當(dāng)我們?cè)?Redis 的數(shù)據(jù)庫(kù)中新創(chuàng)建一個(gè)鍵值對(duì)時(shí)， 我們至少會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)象， 一個(gè)對(duì)象用作鍵值對(duì)的鍵（鍵對(duì)象）， 另一個(gè)對(duì)象用作鍵值對(duì)的值（值對(duì)象）。

舉個(gè)例子， 以下 SET 命令在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建了一個(gè)新的鍵值對(duì)， 其中鍵值對(duì)的鍵是一個(gè)包含了字符串值 "msg" 的對(duì)象， 而鍵值對(duì)的值則是一個(gè)包含了字符串值 "hello world" 的對(duì)象：

redis> SET msg "hello world"
OK

Redis 中的每個(gè)對(duì)象都由一個(gè) redisObject 結(jié)構(gòu)表示， 該結(jié)構(gòu)中和保存數(shù)據(jù)有關(guān)的三個(gè)屬性分別是 type 屬性、 encoding 屬性和 ptr 屬性：

typedef struct redisObject {

    // 類型
    unsigned type:4;

    // 編碼
    unsigned encoding:4;

    // 指向底層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針
    void *ptr;

    // ...

} robj;

類型

對(duì)象的 type 屬性記錄了對(duì)象的類型， 這個(gè)屬性的值可以是表 8-1 列出的常量的其中一個(gè)。

表 8-1 對(duì)象的類型

對(duì)于 Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)保存的鍵值對(duì)來說， 鍵總是一個(gè)字符串對(duì)象， 而值則可以是字符串對(duì)象、列表對(duì)象、哈希對(duì)象、集合對(duì)象或者有序集合對(duì)象的其中一種， 因此：

• 當(dāng)我們稱呼一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵為“字符串鍵”時(shí)， 我們指的是“這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵所對(duì)應(yīng)的值為字符串對(duì)象”；
• 當(dāng)我們稱呼一個(gè)鍵為“列表鍵”時(shí)， 我們指的是“這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵所對(duì)應(yīng)的值為列表對(duì)象”，

諸如此類。

TYPE 命令的實(shí)現(xiàn)方式也與此類似， 當(dāng)我們對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵執(zhí)行 TYPE 命令時(shí)， 命令返回的結(jié)果為數(shù)據(jù)庫(kù)鍵對(duì)應(yīng)的值對(duì)象的類型， 而不是鍵對(duì)象的類型：

# 鍵為字符串對(duì)象，值為字符串對(duì)象

redis> SET msg "hello world"
OK

redis> TYPE msg
string

# 鍵為字符串對(duì)象，值為列表對(duì)象

redis> RPUSH numbers 1 3 5
(integer) 6

redis> TYPE numbers
list

# 鍵為字符串對(duì)象，值為哈希對(duì)象

redis> HMSET profile name Tome age 25 career Programmer
OK

redis> TYPE profile
hash

# 鍵為字符串對(duì)象，值為集合對(duì)象

redis> SADD fruits apple banana cherry
(integer) 3

redis> TYPE fruits
set

# 鍵為字符串對(duì)象，值為有序集合對(duì)象

redis> ZADD price 8.5 apple 5.0 banana 6.0 cherry
(integer) 3

redis> TYPE price
zset

表 8-2 列出了 TYPE 命令在面對(duì)不同類型的值對(duì)象時(shí)所產(chǎn)生的輸出。

表 8-2 不同類型值對(duì)象的 TYPE 命令輸出

編碼和底層實(shí)現(xiàn)

對(duì)象的 ptr 指針指向?qū)ο蟮牡讓訉?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 而這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由對(duì)象的 encoding 屬性決定。

encoding 屬性記錄了對(duì)象所使用的編碼， 也即是說這個(gè)對(duì)象使用了什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為對(duì)象的底層實(shí)現(xiàn)， 這個(gè)屬性的值可以是表 8-3 列出的常量的其中一個(gè)。

表 8-3 對(duì)象的編碼

每種類型的對(duì)象都至少使用了兩種不同的編碼， 表 8-4 列出了每種類型的對(duì)象可以使用的編碼。

表 8-4 不同類型和編碼的對(duì)象

使用 OBJECT ENCODING 命令可以查看一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)鍵的值對(duì)象的編碼：

redis> SET msg "hello wrold"
OK

redis> OBJECT ENCODING msg
"embstr"

redis> SET story "long long long long long long ago ..."
OK

redis> OBJECT ENCODING story
"raw"

redis> SADD numbers 1 3 5
(integer) 3

redis> OBJECT ENCODING numbers
"intset"

redis> SADD numbers "seven"
(integer) 1

redis> OBJECT ENCODING numbers
"hashtable"

表 8-5 列出了不同編碼的對(duì)象所對(duì)應(yīng)的 OBJECT ENCODING 命令輸出。

表 8-5 OBJECT ENCODING 對(duì)不同編碼的輸出

通過 encoding 屬性來設(shè)定對(duì)象所使用的編碼， 而不是為特定類型的對(duì)象關(guān)聯(lián)一種固定的編碼， 極大地提升了 Redis 的靈活性和效率， 因?yàn)?Redis 可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)景來為一個(gè)對(duì)象設(shè)置不同的編碼， 從而優(yōu)化對(duì)象在某一場(chǎng)景下的效率。

舉個(gè)例子， 在列表對(duì)象包含的元素比較少時(shí)， Redis 使用壓縮列表作為列表對(duì)象的底層實(shí)現(xiàn)：

• 因?yàn)閴嚎s列表比雙端鏈表更節(jié)約內(nèi)存， 并且在元素?cái)?shù)量較少時(shí)， 在內(nèi)存中以連續(xù)塊方式保存的壓縮列表比起雙端鏈表可以更快被載入到緩存中；
• 隨著列表對(duì)象包含的元素越來越多， 使用壓縮列表來保存元素的優(yōu)勢(shì)逐漸消失時(shí)， 對(duì)象就會(huì)將底層實(shí)現(xiàn)從壓縮列表轉(zhuǎn)向功能更強(qiáng)、也更適合保存大量元素的雙端鏈表上面；

其他類型的對(duì)象也會(huì)通過使用多種不同的編碼來進(jìn)行類似的優(yōu)化。

在接下來的內(nèi)容中， 我們將分別介紹 Redis 中的五種不同類型的對(duì)象， 說明這些對(duì)象底層所使用的編碼方式， 列出對(duì)象從一種編碼轉(zhuǎn)換成另一種編碼所需的條件， 以及同一個(gè)命令在多種不同編碼上的實(shí)現(xiàn)方法。