Redis型別type與編碼encoding原理及使用範例

2023-03-23 22:05:14

摘要

Redis是一款開源的高效能key-value資料庫，廣泛應用於各種場景。在Redis中，資料型別（type）和編碼（encoding） 是非常重要的概念。本篇部落格將詳細介紹Redis支援的資料型別以及相應的編碼方式和底層實現原理。

要檢視Redis某個key的內部編碼，可以使用Redis命令OBJECT ENCODING key。其中，key是你想要查詢的鍵名。例如，如果你想要查詢名為mykey的鍵的內部編碼，可以執行以下命令：

127.0.0.1:6379> object encoding mykey  // 檢視某個Redis鍵值的編碼

redisObject

在 Redis 中，redisObject 是 Redis 中最基本的資料結構之一。redisObject 用於表示 Redis 中的鍵值對中的值，它可以是字串、整數、列表、雜湊表等任意一種 Redis 資料型別。

redisObject 的定義如下：

typedef struct redisObject {
    // 型別
    unsigned type:4;

    // 編碼方式
    unsigned encoding:4;

    // 參照計數
    int refcount;

    // 指向實際值的指標
    void *ptr;

} robj;

type：表示 redisObject 的型別。
encoding：表示 redisObject 的編碼方式。
refcount：表示當前 redisObject 被參照的次數。
ptr： ptr欄位則是一個指標，指向實際的 Redis 物件。

Redis原始碼encoding取值有如下幾種：

#define OBJ_ENCODING_RAW 0        /* Raw representation */
#define OBJ_ENCODING_INT 1        /* Encoded as integer */
#define OBJ_ENCODING_HT 2         /* Encoded as hash table */
#define OBJ_ENCODING_ZIPMAP 3     /* Encoded as zipmap */
#define OBJ_ENCODING_LINKEDLIST 4 /* No longer used: old list encoding. */
#define OBJ_ENCODING_ZIPLIST 5    /* Encoded as ziplist */
#define OBJ_ENCODING_INTSET 6     /* Encoded as intset */
#define OBJ_ENCODING_SKIPLIST 7   /* Encoded as skiplist */
#define OBJ_ENCODING_EMBSTR 8     /* Embedded sds string encoding */
#define OBJ_ENCODING_QUICKLIST 9  /* Encoded as linked list of ziplists */

型別與編碼介紹

Redis支援五種主要的資料型別：字串(string)、列表(list)、集合(set)、有序集合(sorted set)和雜湊(hash)。每種資料型別都有對應的編碼方式。

資料型別與編碼方式總覽如下：

資料型別	編碼方式
字串	int、embstr、raw
雜湊表	ziplist、hashtable
列表	ziplist、linkedlist、quicklist
集合	intset、hashtable
有序集合	ziplist、skiplist

字串

字串是Redis中最基本的資料型別，通常用於儲存文字或二進位制資料。Redis支援兩種編碼方式：

int：當字串可以表示為整數時，Redis會將其轉換為整數，並採用int編碼方式儲存。int編碼方式的優點是儲存空間小，操作效率高。缺點是隻能儲存整數，不支援字串操作。
embstr(embstr-encoded string)：儲存長度小於44位元組的字串，當一個字串比較短，採用此編碼方式儲存，可以減少記憶體佔用。
raw(raw-encoded string)：儲存長度大於44位元組的字串，當一個字串比較長時，採用此編碼方式儲存。

列表

列表是一系列有序的字串集合，可以新增、修改和刪除元素。Redis支援三種編碼方式：

ziplist：在Redis3.2版本之前，當List列表中每個字串的長度都小於64位元組並且List列表中元素數量小於512個時，List物件使用ziplist編碼，其他情況使用linkedlist編碼。ziplist是一種緊湊的、壓縮的列表結構，可以節省記憶體。適用於小型列表。
linkedlist：linkedlist是一種連結串列結構，支援任意大小的列表。但其記憶體佔用會隨著列表長度的增加而增加。
quicklist：Redis 3.2版本引入，quicklist是一種由多個ziplist組成的列表結構，既能保證效能，又能節省記憶體。適用於大型列表。

集合

集合是一系列無序的字串集合，支援新增、刪除和查詢元素。Redis支援兩種編碼方式：

intset：當集合中的元素都是整數時，Redis會採用intset編碼方式儲存。intset編碼方式的優點是儲存空間小，操作效率高。
hashtable：當集合中的元素包含字串時，Redis會採用hashtable編碼方式儲存。hashtable編碼方式的優點是可以儲存任意型別的元素，支援字串操作。缺點是儲存空間相對較大，操作效率相對較低。

有序集合

有序集合是一系列無序的字串集合，每個元素關聯一個分數，可以根據分數排序。Redis支援兩種編碼方式：

ziplist：儲存的元素少於128個並且所有元素大小都小於64位元組使用ziplist編碼，ziplist是一種緊湊的、壓縮的列表結構，適用於小型有序集合。
skiplist：skiplist是一種跳躍表結構，支援快速查詢和排序。適用於大型有序集合。

雜湊表

雜湊表是一系列鍵值對集合，每個鍵關聯一個值。Redis支援兩種編碼方式：

ziplist：雜湊物件儲存的所有鍵值的字串長度小於64位元組並且鍵值對數量小於512個，Redis會採用ziplist編碼方式儲存。ziplist編碼方式的優點是儲存空間小，操作效率高。缺點是不支援快速的鍵查詢操作。
hashtable：除上述條件之外，Redis會採用hashtable編碼方式儲存。hashtable編碼方式的優點是支援快速的鍵查詢操作。缺點是儲存空間相對較大，操作效率相對較低。

型別與編碼底層原理

瞭解Redis支援的資料型別和編碼方式後，我們來看一下它們的底層實現原理。

編碼轉換

Redis中的每個鍵值對都有一個型別標識，表示該鍵值對的資料型別。當我們對一個鍵進行操作時，Redis會根據該鍵當前的編碼方式以及操作所需的編碼方式，對鍵值對進行編碼轉換。

例如，當我們向一個字串中追加內容時，如果該字串當前的編碼方式為raw，但是新的內容可以使用embstr編碼方式儲存，那麼Redis會將該字串的編碼方式從raw轉換為embstr。

資料結構

除了編碼方式外，Redis還使用了許多經典的資料結構來實現各種資料型別。例如，Redis的列表和雜湊表都是採用連結串列結構實現的。而有序集合則採用了跳躍表(Skip List)這種高效的資料結構。

這些資料結構都經過了精心設計和優化，以滿足各種場景下的應用需求。例如，連結串列結構適合頻繁地新增和刪除元素，而跳躍表結構則適合排序和查詢。

總結

本篇部落格介紹了Redis支援的五種主要資料型別以及相應的編碼方式。Redis的資料型別和編碼方式是為了在不同的場景下達到最佳的效能和記憶體佔用。在使用Redis時，需要根據實際情況選擇合適的資料型別和編碼方式，以達到最佳的效果。同時，需要注意不同資料型別和編碼方式的優缺點，以便在實際使用中做出合理的選擇。

以上就是Redis型別type與編碼encoding原理及使用範例詳解的詳細內容，更多關於Redis型別編碼原理的資料請關注it145.com其它相關文章！