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简介： 引言 本文是对《redis 设计与实现(第二版)》中数据结构与对象相干内容的整顿与阐明。本篇文章只对对象构造，1 种对象——字符串对象。以及字符串对象所对应的两种编码——raw 和 embstr，进行了具体介绍。
引言
本文是对《redis 设计与实现(第二版)》中数据结构与对象相干内容的整顿与阐明。本篇文章只对对象构造，1 种对象——字符串对象。以及字符串对象所对应的两种编码——raw 和 embstr，进行了具体介绍。表白一些自己的想法与认识，也心愿更多敌人一起来探讨，分享交换。作者：太阳
云掣科技 - 数据库团队
数据库工程师
对象
redis 应用对象来示意数据库中的键和值，每次当咱们在 redis 的数据库中新创建一个键值对时，咱们至多会创立两个对象，一个对象用作键值对的键(键对象)，另一个对象用作键值对的值(值对象)。
redis 的每种对象都由对象构造 (redisObject) 与对应编码的数据结构组合而成，redis 反对 5 种对象类型，别离是字符串(string)、列表(list)、哈希(hash)、汇合(set)、有序汇合(zset)，而每种对象类型至多对应两种编码方式，不同的编码方式所对应的底层数据结构是不同的。
每个对象会用到的编码以及对应的数据结构详见下表：
每种对象对应两至三种编码，除 skiplist 编码须要用到两种数据结构 (字典 + 跳跃表) 外，其余编码均用到一种底层的数据结构。
同一个对象类型，在不同的场景下用到的编码 (数据结构) 不同，redis 反对 8 种编码以及 8 种底层的数据结构。这种形式更加灵便，能够帮忙 redis 取得更高的性能以及尽量占用更少的内存。比方如果字符串对象中要存储的字符串内容所占字节较小，会用 embstr 编码的格局，如果要存储的内容所占字节较大，会用 raw 编码的格局，具体细节后文会具体阐明。
总结阐明
上文说过，redis 中的键和值都是由对象组成的，而对象是由对象构造和数据结构独特组成的。redis 中的键，都是用字符串来存储的，即对于 redis 数据库中的键值对来说，键总是一个字符串对象，而值能够是字符串对象、列表对象、哈希对象、汇合对象或者有序汇合对象中的其中一种。
键、值的整体大抵构造能够如下图所示：
对象构造
对象构造 (redisObject) 共有 5 个属性，别离是 type 属性、encoding 属性、ptr 属性、refcount 属性、lru 属性。
其中 type 属性、encoding 属性、ptr 属性和保留数据无关：
type 属性：示意该对象的类型是什么；
encoding 属性：示意这个对象应用的底层数据结构是什么；
ptr 属性：是一个指向底层数据结构的指针；
refcount 属性是一个援用计数属性，能够用于内存回收和对象共享；
lru 属性，记录了对象最初一次被命令程序拜访的工夫，能够计算出某个键的空转时长。
对象构造的逻辑图如下所示：
内存回收 –refcount 属性
在对象构造中，有 refcount 这个属性，该属性用于记录对象的援用计数信息，redis 利用援用计数 (referencecounting) 技术实现内存回收机制，通过这一机制，程序能够通过跟踪对象的援用计数信息，在适当的时候主动开释对象并进行内存回收。
具体策略：
在创立一个新对象时，援用计数的值会被初始化为 1；
当对象被一个新程序应用时，它的援用计数值会被 +1；
当对象不再被一个程序应用时，它的援用计数值会被 -1；
当对象的援用计数值变为 0 时，对象所占用的内存会被开释。
对象共享 –refcount 属性
Redis 会在初始化服务器时，服务器会创立一万个字符串对象，这些对象蕴含了从 0 到 9999 的所有整数值，当服务器、新创建的键须要用到值为 0 到 9999 的字符串对象时，服务器就会应用这些共享对象，而不是新创建对象。
对象构造中，refcount 是援用指针属性，如果有 N 个键共享一个值，refcount 对应的值就为 N。创立共享字符串对象的数量能够通过 redis.h/redis_shared_intengers 常量来批改。object refcount 命令能够查看某个键对应的值被援用了多少次。
让多个键共享一个值，须要执行以下两个步骤：
将键的值指针，指向被共享的值对象；
被共享的值对象的援用计数器加一，即 refcount 属性的值加一。
援用数为 2 的共享对象结构图如下图所示：
总结阐明
当服务器思考将一个键的值援用共享对象时，键的值作为指标对象，程序须要先查看共享对象和指标对象的类型是否完全相同，只有在完全相同的状况下，共享对象才会被援用。而一个共享对象保留的值越简单，验证共享对象与指标对象所需的复杂度就会越高，耗费的 CPU 工夫也会越多。
所以共享对象的长处是被其它键援用时，能够节俭内存空间，毛病是被援用时须要进行判断，这个过程须要耗费 CPU，如果共享对象简略，耗费很小的 CPU 并节俭内存空间是值得的。
但如果对象共享很简单，进行判断就须要耗费大量 CPU，耗费大量 CPU 去节俭内存空间是不值得的，因为 redis 自身的内存空间还是很大的。
知识点
redis 反对 5 种对象，包含字符串对象、列表对象、哈希对象、汇合对象以及有序汇合对象。而字符串对象是 redis 中的一个根底对象，其它对象均能够在底层的数据结构外部嵌套字符串对象。
对于对象共享：
1、只有字符串对象能力被创立为共享对象，被其它字符串键应用；
2、用字符串对象创立的共享对象，不单单只有字符串键能够应用，那些在数据结构中嵌套了字符串对象的对象 (linkedlist 编码的列表对象、hashtable 编码的哈希对象、hashtable 编码的汇合对象，以及 skiplist 编码的有序汇合对象) 都能够应用这些字符串共享对象。
Q&A
Q
为什么 redis 不共享列表对象、哈希对象、汇合对象、有序汇合对象，只共享字符串对象？
A
列表对象、哈希对象、汇合对象、有序汇合对象，自身能够蕴含字符串对象，复杂度较高。
如果共享对象是保留字符串对象，那么验证操作的复杂度为 O(1)；
如果共享对象是保留字符串值的字符串对象，那么验证操作的复杂度为 O(N)；
如果共享对象是蕴含多个值的对象，其中值自身又是字符串对象，即其它对象中嵌套了字符串对象，比方列表对象、哈希对象，那么验证操作的复杂度将会是 O(N 的平方)；
如果对复杂度较高的对象创立共享对象，须要耗费很大的 CPU，用这种耗费去换取内存空间，是不适合的。
碎碎念
1、当初咱们晓得，redis 为了防止额定的内存耗费，在初始化的时候，为 0~9999 这些整数创立了共享对象。那除了 0~9999，redis 外部是否还设置了其它类型的共享对象？但具体有哪些值被作为了共享对象还不是特地分明，不过应该都是一些简略的值。
2、另外，0~9999 整数是程序初始化时主动创立为共享对象的，咱们是否能够手动创立共享对象？比方咱们认为有很多键对应的值都是雷同的，是否能够手动创立共享对象以节俭内存？如果能够，又有哪些限度要求？
创立的共享对象，当其它键去援用共享对象时，须要进行判断，两者的类型完全相同才能够被利用，共享对象保留的内容越简单，进行判断时须要耗费的 CPU 就越大。
redis 初始化创立的 0~9999 的共享对象，构造很简略，进行判断时耗费的 CPU 很小。然而如果 redis 容许咱们手动为某些值创立共享对象，它的构造只有略微简单一些，就须要耗费很大的 CPU，这无疑是不适合的，所以 redis 为了防止这种不必要的影响，应该不反对手动创立共享对象。
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