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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