Redis類型type與編碼encoding原理及使用方法是什麼

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：

数据类型	编码方式
字符串	int、embstr、raw
哈希表	ziplist、hashtable
列表	ziplist、linkedlist、quicklist
集合	intset、hashtable
有序集合	ziplist、skiplist

字串

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

• 在 Redis 中，當字串能夠被表示為整數時，它會被轉換為整數，並使用 int 編碼方式進行儲存。 int編碼方式的優點是儲存空間小，操作效率高。缺點是只能儲存整數，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，採用此編碼方式存儲，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，會採用此編碼方式儲存。

清單

清單是一系列有順序的字串集合，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清單中每個字串的長度都小於64位元組且List清單中元素數量小於512時，List物件使用ziplist編碼，其他情況則使用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 is a type of data structure that supports lists of any size through a linked list structure.。但其記憶體佔用會隨著清單長度的增加而增加。

• 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。適用於大型清單。

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

無序的字串集合會被賦予一個分數，這樣它們就可以按照分數排序，並形成一個有序的集合。 Redis支援兩種編碼方式：

• ziplist：儲存的元素少於128個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：雜湊物件保存的所有鍵值的字串長度小於64位元組且鍵值對數量小於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找操作。

• 除了上述條件之外，Redis會使用哈希表編碼方式來儲存。 hashtable編碼方式的優點是支援快速的鍵查找操作。缺點是儲存空間相對較大，操作效率相對較低。

類型與編碼底層原理

了解Redis支援的資料類型和編碼方式後，我們來看看它們的底層實作原理。

編碼轉換

在Redis中每個鍵值對都帶有一個類型標識，用於表明該鍵值對所儲存的資料類型。當我們對一個鍵進行操作時，Redis會根據該鍵目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，如果該字串目前的編碼方式為raw，但是新的內容可以使用embstr編碼方式存儲，那麼Redis會將該字串的編碼方式從raw轉換為embstr。

資料結構

Redis利用多種經典的資料結構來實現各種資料類型，不僅限於編碼方式。例如，Redis的列表和哈希表都是採用鍊錶結構實現的。跳躍表(Skip List)是有序集合所採用的一種高效率資料結構。

這些資料結構都經過了精心設計和最佳化，以滿足各種場景下的應用需求。舉例來說，鍊錶結構適用於需要頻繁地增加和刪除元素的情況，而跳躍表結構則更適合排序和尋找操作。

以上是Redis類型type與編碼encoding原理及使用方法是什麼的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！