redis基本数据类型和对应的底层数据结构

Redis的数据类型包含string,list,hash,set,sorted set。

在Redis中，KV对是以dictEntry的形式来存储的，dictEntry是由key（key是字符串，Redis 没有直接使用 C 的字符数组，而是存储在自定义的 SDS 中）、value（redisObject）和指针组成的。

为什么要用SDS：

我们知道，C 语言本身没有字符串类型(只能用字符数组 char[]实现)。

1、使用字符数组必须先给目标变量分配足够的空间，否则可能会溢出。

2、如果要获取字符长度，必须遍历字符数组，时间复杂度是 O(n)。

3、C 字符串长度的变更会对字符数组做内存重分配。

4、通过从字符串开始到结尾碰到的第一个''来标记字符串的结束，因此不能保存图片、音频、视频、压缩文件等二进制(bytes)保存的内容，二进制不安全。

SDS 的特点:
1、不用担心内存溢出问题，如果需要会对 SDS 进行扩容。

2、获取字符串长度时间复杂度为 O(1)，因为定义了 len 属性。

3、通过“空间预分配”( sdsMakeRoomFor)和“惰性空间释放”，防止多次重分配内存。

4、判断是否结束的标志是 len 属性(它同样以''结尾是因为这样就可以使用 C 语言中函数库操作字符串的函数了)，可以包含''。 

redisObject 定义在 src/server.h 文件中，具体代码如下：

typedef struct redisObject {
    // 类型：string,list,hash,set,sorted set（5种基本类型）
    unsigned type:4;    
    // 不使用(对齐位)
    unsigned notused:2;
    // 编码方式
    unsigned encoding:4;
    // LRU 时间（相对于 server.lruclock）
    unsigned lru:22;
    // 引用计数
    int refcount;
    // 指向对象的值
    void *ptr;
} robj;

type表示了该对象的数据类型(即上面五个中的一个)。但为了提高存储效率与程序执行效率，每种对象的底层数据结构实现都可能不止一种。encoding就表示了对象底层所使用的编码。下面先介绍每种底层数据结构的实现，再介绍每种对象类型都用了什么底层结构并分析他们之间的关系。
     Redis对象底层数据结构共八种：
     编码常量 编码所对应的底层数据结构 
     REDIS_ENCODING_INT（long 类型的整数）
     REDIS_ENCODING_EMBSTR embstr （编码的简单动态字符串） 
     REDIS_ENCODING_RAW （简单动态字符串） 
     REDIS_ENCODING_HT （字典） 
     REDIS_ENCODING_LINKEDLIST （双端链表） 
     REDIS_ENCODING_ZIPLIST （压缩列表） 
     REDIS_ENCODING_INTSET （整数集合） 
     REDIS_ENCODING_SKIPLIST （跳跃表和字典）

一、String

字符串对象的底层实现可以是int、raw、embstr。

1、int，存储 8 个字节的长整型(long，2^63-1)。

2、embstr, 代表 embstr 格式的 SDS(Simple Dynamic String 简单动态字符串)，存储小于 44 个字节的字符串。

3、raw，存储大于 44 个字节的字符串(3.2 版本之前是 39 字节)

 

embstr 和 raw 的区别?

embstr 的使用只分配一次内存空间(因为 RedisObject 和 SDS 是连续的)，而 raw 需要分配两次内存空间(分别为 RedisObject 和 SDS 分配空间)。因此与 raw 相比，embstr 的好处在于创建时少分配一次空间，删除时少释放一次空间，以及对象的所有数据连在一起寻找方便。而 embstr 的坏处也很明显，如果字符串的长度增加需要重新分配内存时，整个 RedisObject 和 SDS 都需要重新分配空间，因此 Redis 中的 embstr 实现为只读。