Redis 对象

前面已经介绍了 SDS，双端链表，字典，整数集合，压缩列表等数据结构，但是Redis 并没有直接使用这些数据结构来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构，创建了一个对象系统：

• 字符串对象
• 列表对象
• 哈希对象
• 集合对象
• 有序集合对象

redis 使用这些对象来表示数据库中的键和值。

typedef struct redisObject {
    unsigned type;
    unsigned encoding;
    void* ptr;  
    int refcount;    //  引用计数
}

object.png

---

类型

对于redis保存的键值对来说：

• 键总是一个字符串对象
• 值可以是字符串对象，列表对象，哈希对象，集合对象，有序集合对象

对象的type属性记录了对象的类型。

redis > SET msg "hello world"
OK
redis > TYPE msg
string

---

编码

对象的ptr指针指向对象的底层实现数据结构，而这些数据结构由对象的encoding属性决定。
使用OBJECT ENCODING命令可以查看一个数据库键的值对象的编码

redis> SET msg "hello world"
OK
redis> OBJECT ENCODING msg
"emstr"

type	encoding	对象
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_INT	使用整数值实现的字符串对象
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_EMBSTR	使用embstr编码的简单动态字符串实现的字符串对象
REDIS_STRING	REDIS_ENCODING_RAW	使用简单动态字符串实现的字符串对象
REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_ZIPLIST	使用压缩列表实现的列表对象
REDIS_LIST	REDIS_ENCODING_LINKEDLIST	使用双端链表实现的列表对象
REDIS_HASH

---

类型检查与命令多态

Redis 中用于操作键的命令基本上可以分为2类：

• 其中一种对任何类型的都可以执行
• 而另一种只能对特定类型的键执行

类型检查

类型特定命令进行的类型检查是通过来实现，在执行一个类型特定命令之前，服务器会先检查输入数据库键的值对象是否为执行命令所需的类型。

多态命令

Redis 除了根据值对象的类型来判断键是否能够执行指定的命令之外，还会根据值对象的编码方式，选择正确的命令实现代码来执行命令。

比如列表对象有ziplist和linkedlist2种编码可以使用，比如现在可以对一个键执行LLEN命令，

• 如果列表对象的编码为ziplist，那么说明列表对象的实现为压缩列表，程序将使用ziplistLen函数来返回列表的长度
• 如果列表对象的编码为linkedlist，那么说明列表对象的实现为双端列表，程序将使用listLength函数来返回双端链表的长度

完整实现过程如图：

LLEN key.png

---

内存回收

C语言并不具备内存自动回收功能，所以Redis在自己的对象系统中构建了一个引用计数实现的内存回收机制。

typedef struct redisObject {
    // ...
    int refcount;    //  引用计数
} robj;

• 对象共享
  除了用于实现引用计数内存回收机制外，对象的引用计数属性还带有对象共享的作用。
  比如键A创建了一个包含整数值100的字符串对象作为值对象。此时键B也要创建一个包含整数值100的字符串对象作为值对象。
  那么可以：

  1. 将数据库键的值指针指向一个现有的值对象
  2. 将被共享的值的对象的引用计数增1

  实际上，Redis会在初始化服务器时，创建一万个字符串对象，这些对象包含了从0到9999的所有整数值。

  void initServer()
  {
      ...
      // 创建共享对象
      createSharedObjects();
      ...
  }
  
  #define REDIS_SHARED_INTEGERS 10000
  void createSharedObjects()
  {
      ...
      // 常用整数
      for (j = 0; j < REDIS_SHARED_INTEGERS; j++) {
          shared.integers[j] = createObject(REDIS_STRING,(void*)(long)j);
          shared.integers[j]->encoding = REDIS_ENCODING_INT;
      }
      ...
  }
  

  redis> SET A 100
  OK
  redis> OBJECT REFCOUNT A
  (integer) 2
  redis> SET B 100
  OK
  redis> OBJECT REFCOUNT A
  (integer) 3
  redis> OBJECT REFCOUNT B
  (integer) 3
  

---

对象空转时长

typedef struct redisObject {
    // ...
    unsigned lru:22;    //  引用计数
} robj;

lru记录了对象最后一次被命令程序访问的时间。使用OBJECT IDLETIME可以打印出给定键的空转时长，这一空转时长就是通过当前时间 - lru时间。

redis > SET msg "hello world"
OK

# 等待一段时间
redis> OBJECT IDLETIME msg
(integer) 20

# 访问

# redis> OBJECT IDLETIME msg
(integer) 0

键的空转时就是：

• 如果服务器打开了maxmemory选项
• 并且服务器回收内存的算法为``
  那么当服务器占用内存数超过了所设置的上限值时，空转时长较高的那部分键会优先被服务器释放，从而回收内存。