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Redis的两层数据结构简介

redis的性能高的原因之一是它每种数据结构都是经过专门设计的，并都有一种或多种数据结构来支持，依赖这些灵活的数据结构，来提升读取和写入的性能。如果要了解redis的数据结构，可以从两个不同的层面来讨论它：

• 第一个层面，是从使用者的角度，这一层面也是Redis暴露给外部的调用接口，比如：string，list，hash，set，sorted set。

• 第二个层面，是从内部实现的角度，属于更底层的实现，比如：dict，sds，ziplist，quicklist，skiplist，intset。

Redis数据结构的内部实现

从Redis的使用者的角度来看，一个Redis节点包含多个database（非cluster模式下默认是16个，cluster模式下只能是1个），而一个database维护了从key space到object space的映射关系。这个映射关系的key是string类型，而value可以是多种数据类型，比如：string, list, hash、set、sorted set等。我们可以看到，key的类型固定是string，而value可能的类型是多个。

而从Redis内部实现的角度来看，database内的这个映射关系是用一个dict来维护的。dict的key固定用一种数据结构来表达就够了，这就是动态字符串sds。而value则比较复杂，为了在同一个dict内能够存储不同类型的value，这就需要一个通用的数据结构，这个通用的数据结构就是robj，全名是redisObject。

举个例子：

• 如果value是一个list，那么它的内部存储结构是一个quicklist。

• 如果value是一个string，那么它的内部存储结构一般情况下是一个sds。但如果string类型的value的值是一个数字，那么Redis内部还会把它转成long型来存储，从而减小内存使用。

所以，一个robj既能表示一个sds，也能表示一个quicklist，甚至还能表示一个long型。

redisObject结构体

redisObject的定义如下：

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;
    unsigned encoding:4;
    unsigned lru:LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */
    int refcount;
    void *ptr;} robj;

一个robj包含如下5个字段：

• type: 对象的数据类型。占4个bit。可能的取值有5种: OBJ_STRING, OBJ_LIST, OBJ_SET, OBJ_ZSET,
  OBJ_HASH，分别对应Redis对外暴露的5种数据结构

• encoding: 对象的内部表示方式（也可以称为编码），占4个bit，可能的取值有10种。

• lru: 做LRU替换算法用，占24个bit。

• refcount: 引用计数。它允许robj对象在某些情况下被共享。

• ptr: 数据指针。指向真正的数据。比如，一个代表string的robj，它的ptr可能指向一个sds结构；一个代表list的robj，它的ptr可能指向一个quicklist。

这里特别需要仔细察看的是encoding字段。对于同一个type，还可能对应不同的encoding，这说明同样的一个数据类型，可能存在不同的内部表示方式。而不同的内部表示，在内存占用和查找性能上会有所不同。

当type = OBJ_STRING的时候，表示这个robj存储的是一个string，这时encoding可以是下面3种中的一种：

• OBJ_ENCODING_RAW: string采用原生的表示方式，即用sds来表示。

• OBJ_ENCODING_INT: string采用数字的表示方式，实际上是一个long型。

• OBJ_ENCODING_EMBSTR: string采用一种特殊的嵌入式的sds来表示。

当type = OBJ_HASH的时候，表示这个robj存储的是一个hash，这时encoding可以是下面2种中的一种：

• OBJ_ENCODING_HT: hash采用一个dict来表示。

• OBJ_ENCODING_ZIPLIST: hash采用一个ziplist来表示。

encoding的十种取值如下：

• OBJ_ENCODING_RAW: 最原生的表示方式。其实只有string类型才会用这个encoding值（表示成sds）。

• OBJ_ENCODING_INT: 表示成数字。实际用long表示。

• OBJ_ENCODING_HT: 表示成dict。

• OBJ_ENCODING_ZIPMAP: 是个旧的表示方式，已不再用。在小于Redis 2.6的版本中才有。

• OBJ_ENCODING_LINKEDLIST: 也是个旧的表示方式，已不再用。

• OBJ_ENCODING_ZIPLIST:表示成ziplist。

• OBJ_ENCODING_INTSET: 表示成intset。用于set数据结构。

• OBJ_ENCODING_SKIPLIST: 表示成skiplist。用于sorted set数据结构。

• OBJ_ENCODING_EMBSTR: 表示成一种特殊的嵌入式的sds。

• OBJ_ENCODING_QUICKLIST: 表示成quicklist。用于list数据结构。

redisObject的作用

redisObject的作用的作用如下：

• redisObjec是联结两个层面的数据结构的桥梁。

• 为多种数据类型提供一种统一的表示方式。

• 允许同一类型的数据采用不同的内部表示，从而在某些情况下尽量节省内存。

• 支持对象共享和引用计数。当对象被共享的时候，只占用一份内存拷贝，进一步节省内存。

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