1.SDS

簡介：Redis沒有采用C語言的以空字符串結尾的字符數組，而是構建一種簡單動態字符串(Simple dynamic string,SDS)，并將它作為string的表示。

struct sdshdr {// buf 中已占用空間的長度int len;// buf 中剩余可用空間的長度int free;// 數據空間char buf[]; // 依然以’\0’結尾 };

SDS與C語言的字符串的區別

常數復雜度獲取字符串長度。

通過free杜絕緩存區溢出

空間預分配（如果len小于1MB，那么分配的free將等于len，如果len大于1MB那么分配free1MB）和惰性空間釋放（縮短SDS時不立即回收內存而是記錄到free中）

二進制安全，所以能保存圖片，視頻，音頻文件
常用操作：

• get：sdsrange—O(n)
• set：sdscpy—O(n)
• create：sdsnew—O(1)
• len：sdslen—O(1)
  　　

2.鏈表

typedef struct listNode {// 前置節點struct listNode *prev;// 后置節點struct listNode *next;// 節點的值void *value;} listNode;typedef struct list {// 表頭節點listNode *head;// 表尾節點listNode *tail;// 節點值復制函數void *(*dup)(void *ptr);// 節點值釋放函數void (*free)(void *ptr);// 節點值對比函數int (*match)(void *ptr, void *key);// 鏈表所包含的節點數量unsigned long len;} list;

常用操作：

• rpush: listAddNodeHead —O(1)
• lpush: listAddNodeTail —O(1)
• push:listInsertNode —O(1)
• index : listIndex —O(N)
• pop:ListFirst/listLast —O(1)
• llen:listLength —O(N)

3.字典

字典在底層是由哈希表實現的，所以我們從哈希表開始入手。

（1）哈希表

typedef struct dictht {// 哈希表數組dictEntry **table;// 哈希表大小unsigned long size;// 哈希表大小掩碼，用于計算索引值// 總是等于 size - 1unsigned long sizemask;// 該哈希表已有節點的數量unsigned long used; } dictht;

（2）哈希節點

typedef struct dictEntry {void *key;union {void *val;uint64_t u64;int64_t s64;} v;// 指向下個哈希表節點，形成鏈表struct dictEntry *next;

（3）字典

typedef struct dict {// 類型特定函數dictType *type;// 私有數據void *privdata;// 哈希表dictht ht[2];// rehash 索引// 當 rehash 不在進行時，值為 -1int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */// 目前正在運行的安全迭代器的數量int iterators; /* number of iterators currently running */} dict;

（4）字典特定函數

/** 字典類型特定函數*/ typedef struct dictType {// 計算哈希值的函數unsigned int (*hashFunction)(const void *key);// 復制鍵的函數void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);// 復制值的函數void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);// 對比鍵的函數int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);// 銷毀鍵的函數void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);// 銷毀值的函數void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);} dictType;

總結：字典這種數據結構看起來十分復雜，其實十分簡單，只要看過Java的HashMap的源代碼都應該很容易懂。

注意：
1. 哈希表有一個數據結構，unsigned long sizemask;有什么用呢，就是讓本來的 “哈希節點的key % size” 計算出索引變成 “哈希節點的key & sizemask”，位運算更加高效，當然前提是哈希節點是2的x次冪。
2. rehash也是跟Java相似，為什么dict的ht[2]有兩個哈希表呢，原來dict[0]是原來的哈希表，dict[1]是擴容后的哈希表。

常用操作：

• Hset: dictAdd/dictReplace —-O(1)
• Hget: dictFetchValue—O(1)
• Randomkey:dictGetRandomKey—O(1)
• Hdel/del: dictDelete—O(1)

4.整數集合

整數集合是集合鍵的底層實現之一,當一個集合只包含整數值元素，并且這個集合的元素數量不多時，Redis就會使用整數集合作為集合鍵的底層實現。

typedef struct intset {// 編碼方式uint32_t encoding;// 集合包含的元素數量uint32_t length;// 保存元素的數組int8_t contents[];} intset;

常用操作：

• sadd:intsetAdd—O(1)
• smembers:intsetGetO(1)—O(N)
• srem:intsetRemove—O(N)
• slen:intsetlen —O(1)

5.壓縮列表

壓縮列表是列表鍵和hash鍵的底層實現之一。當一個列表鍵只包含少量列表項，并且每個列表項要么就是小整數值，要么就是長度比較短的字符串，那么redis就會使用壓縮列表來做列表鍵的底層實現。

zlbytes代表整個壓縮列表占用的內存字節數。
zltail代表壓縮列表起始地址到尾節點的偏移量。
zllen節點數量
entry 節點
zlend 0xFF標記壓縮列表末端。

常用操作：

• Push/hset:ziplistPush/ziplistInsert 平均O(N), 最壞O(N2)
• Llen/hlen:ziplislen平均O(N), 最壞O(N2)
• Hget:ziplistGet —-O(1)
• Index:ziplistIndex—-O(N)
• Hdel/pop:ZiplistDelete—平均O(N), 最壞O(N2)
• 遍歷:ziplistPrev/ziplistNext—-O(1)

6. 對象

字符串對象

字符串對象的編碼可以是int,raw,embstr
如果是整數值，則編碼是int，如果是小于32字節的字符串，則編碼是embstr，如果是大于32字節的字符串，則編碼是raw。

下面是他們的對象結構：

embstr和raw的區別是 raw編碼調用了兩次內存分配函數來分配redisObject結構和sdshdr結構，而embstr只需要調用一次分配一段連續的空間。

列表對象

列表對象的編碼可以是ziplist或者linkedlist。

當列表對象可以同時滿足一下兩個條件時，列表對象使用ziplist編碼：
- 列表保存的所有字符串元素的長度都小于64字節；
- 列表對象保存的元素數量小于512個。

不能滿足這兩個條件的都是用LinkedList編碼。

下面就是這個對象的兩種編碼的結構:

每個StringObject實際上就是一個sdshdr。

哈希對象

哈希對象的編碼可以是ziplist或者是hashtable。

當哈希對象同時滿足以下兩個條件時，哈希對象使用ziplist對象：
- 哈希對象保存的所有鍵和值的字符串長度都小于64個字節；
- 哈希對象保存的鍵值對數量小于512個

不能滿足這兩個條件的哈希對象需要使用hashtable編碼。

下面就是這個對象的兩種編碼的結構:

集合對象

集合對象的編碼可以是intset和hashtable

當集合對象同時滿足以下條件時，對象使用intset編碼：
- 集合對象保存的所有元素都是整數值
- 集合對象保存的元素數量不超過512個

不能滿足這兩個條件的集合對象需要使用hashtable編碼。

下面就是這個對象的兩種編碼的結構:

有序集合對象

有序集合對象的編碼可以是ziplist和skiplist

當集合對象同時滿足以下條件時，對象使用intset編碼：
- 有序集合保存的元素數量小于128個
- 有序集合保存的所有元素成員的長度都小于64字節

不能滿足這兩個條件的集合對象需要使用skiplist編碼。

下面就是這個對象的兩種編碼的結構:

ziplist編碼的有序集合對象其實跟集合對象的差不多，區別是集合元素按分值從小到大進行排序。

7.對象的引用計數

因為C語言并不具備自動內存回收功能，所以redis對象系統構建了一個引用計數refcount技術來實現內存回收機制，通過這一機制，程序可以通過跟蹤對象的引用計數信息，在適當的時候自動釋放對象進行內存回收。

　　對象的引用計數信息會隨著對象的使用狀態而不斷變化：

• 在創建一個新對象時，引用計數的值會被初始化為1；
• 當對象被一個新程序使用時，它的引用計數值會被增1
• 當對象不再被一個程序使用時，它的引用計數會減1
• 當對象的引用計數為0時，對象所占用的內存會被釋放。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的redis学习之数据结构与对象（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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