Redis类型type与编码encoding原理及使用方法是什么

摘要

Redis是一款开源的高性能key-value数据库，广泛应用于各种场景。在Redis中，数据类型（type）和编码（encoding） 是非常重要的概念。本篇博客将详细介绍Redis支持的数据类型以及相应的编码方式和底层实现原理。

要查看Redis某个key的内部编码，可以使用Redis命令OBJECT ENCODING key。其中，key是你想要查询的键名。例如，如果你想要查询名为mykey的键的内部编码，可以执行以下命令：

127.0.0.1:6379> object encoding mykey  // 查看某个Redis键值的编码

redisObject

在 Redis 中，redisObject 是 Redis 中最基本的数据结构之一。redisObject 用于表示 Redis 中的键值对中的值，它可以是字符串、整数、列表、哈希表等任意一种 Redis 数据类型。

redisObject 的定义如下：

typedef struct redisObject {

    // 类型
    unsigned type:4;

    // 编码方式
    unsigned encoding:4;

    // 引用计数
    int refcount;

    // 指向实际值的指针
    void *ptr;

} robj;

• type：表示 redisObject 的类型。

• encoding：表示 redisObject 的编码方式。

• refcount：表示当前 redisObject 被引用的次数。

• ptr： ptr字段则是一个指针，指向实际的 Redis 对象。

Redis源码encoding取值有如下几种：

#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 */

类型与编码介绍

Redis支持五种主要的数据类型：字符串(string)、列表(list)、集合(set)、有序集合(sorted set)和哈希(hash)。每种数据类型都有对应的编码方式。

数据类型与编码方式总览如下：

字符串

字符串是Redis中最基本的数据类型，通常用于存储文本或二进制数据。Redis支持两种编码方式：

• int：当字符串可以表示为整数时，Redis会将其转换为整数，并采用int编码方式存储。int编码方式的优点是存储空间小，操作效率高。缺点是只能存储整数，不支持字符串操作。

• embstr(embstr-encoded string)：保存长度小于44字节的字符串，当一个字符串比较短，采用此编码方式存储，可以减少内存占用。

• raw(raw-encoded string)：保存长度大于44字节的字符串，当一个字符串比较长时，采用此编码方式存储。

列表

列表是一系列有序的字符串集合，可以添加、修改和删除元素。Redis支持三种编码方式：

• ziplist：在Redis3.2版本之前，当List列表中每个字符串的长度都小于64字节并且List列表中元素数量小于512个时，List对象使用ziplist编码，其他情况使用linkedlist编码。ziplist是一种紧凑的、压缩的列表结构，可以节省内存。适用于小型列表。

• linkedlist：linkedlist是一种链表结构，支持任意大小的列表。但其内存占用会随着列表长度的增加而增加。

• quicklist：Redis 3.2版本引入，quicklist是一种由多个ziplist组成的列表结构，既能保证性能，又能节省内存。适用于大型列表。

集合

集合是一系列无序的字符串集合，支持添加、删除和查询元素。Redis支持两种编码方式：

• intset：当集合中的元素都是整数时，Redis会采用intset编码方式存储。intset编码方式的优点是存储空间小，操作效率高。

• hashtable：当集合中的元素包含字符串时，Redis会采用hashtable编码方式存储。hashtable编码方式的优点是可以存储任意类型的元素，支持字符串操作。缺点是存储空间相对较大，操作效率相对较低。

有序集合

有序集合是一系列无序的字符串集合，每个元素关联一个分数，可以根据分数排序。Redis支持两种编码方式：

• ziplist：保存的元素少于128个并且所有元素大小都小于64字节使用ziplist编码，ziplist是一种紧凑的、压缩的列表结构，适用于小型有序集合。

• skiplist：skiplist是一种跳跃表结构，支持快速查询和排序。适用于大型有序集合。

哈希表

哈希表是一系列键值对集合，每个键关联一个值。Redis支持两种编码方式：

• ziplist：哈希对象保存的所有键值的字符串长度小于64字节并且键值对数量小于512个，Redis会采用ziplist编码方式存储。ziplist编码方式的优点是存储空间小，操作效率高。缺点是不支持快速的键查找操作。

• hashtable：除上述条件之外，Redis会采用hashtable编码方式存储。hashtable编码方式的优点是支持快速的键查找操作。缺点是存储空间相对较大，操作效率相对较低。

类型与编码底层原理

了解Redis支持的数据类型和编码方式后，我们来看一下它们的底层实现原理。

编码转换

Redis中的每个键值对都有一个类型标识，表示该键值对的数据类型。当我们对一个键进行操作时，Redis会根据该键当前的编码方式以及操作所需的编码方式，对键值对进行编码转换。

例如，当我们向一个字符串中追加内容时，如果该字符串当前的编码方式为raw，但是新的内容可以使用embstr编码方式存储，那么Redis会将该字符串的编码方式从raw转换为embstr。

数据结构

除了编码方式外，Redis还使用了许多经典的数据结构来实现各种数据类型。例如，Redis的列表和哈希表都是采用链表结构实现的。而有序集合则采用了跳跃表(Skip List)这种高效的数据结构。

这些数据结构都经过了精心设计和优化，以满足各种场景下的应用需求。例如，链表结构适合频繁地添加和删除元素，而跳跃表结构则适合排序和查找。