Redis是一款開源的高性能key-value數(shù)據(jù)庫，廣泛應(yīng)用于各種場景。在Redis中， 數(shù)據(jù)類型（Type）和編碼（Encoding） 是非常重要的概念。本篇博客將詳細介紹Redis支持的數(shù)據(jù)類型以及相應(yīng)的編碼方式和底層實現(xiàn)原理。

要查看Redis某個key的內(nèi)部編碼，可以使用Redis自帶的命令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(nèi)部編碼，可以執(zhí)行以下命令：

127.0.0.1:6379> object encoding mykey  // 查看某個Redis鍵值的編碼

一 、redisObject

在Redis中，redisObject 是一個非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于保存字符串、列表、集合、哈希表和有序集合等類型的值。以下是關(guān)于 redisObject 結(jié)構(gòu)體的定義：

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;
    unsigned encoding:4;
    unsigned lru:24; /* lru time (relative to server.lruclock) */
    int refcount;
    void *ptr;
} robj;

各個屬性解析如下：

• type：用于標識對象所屬的類型，分別是 REDIS_STRING、REDIS_LIST、REDIS_SET、REDIS_ZSET 和 REDIS_HASH 等。
• encoding： 用于標識對象內(nèi)部的編碼方式， 如 REDIS_ENCODING_INT、REDIS_ENCODING_HT、REDIS_ENCODING_ZIPMAP 等。
• lru：這個字段記錄了對象被命令調(diào)用的時間, 它是緩存淘汰策略（LRU）的一部分。
• refcount：引用計數(shù)，當 refcount 減少到0時，對象就可以被清理并回收內(nèi)存。
• ptr：一個指針，根據(jù)對象的類型和編碼方式的不同，這個指針可能會指向各種不同的類型，比如整數(shù)、動態(tài)字符串、鏈表、字典等。

其中，redisObject的encoding取值有如下幾種：

#define OBJ_ENCODING_RAW 0        //簡單動態(tài)字符串，用于保存鍵值對的鍵和配置文件中的參數(shù)。
#define OBJ_ENCODING_INT 1        //整型值，用于優(yōu)化小整數(shù)的內(nèi)存使用。
#define OBJ_ENCODING_HT 2         //哈希表，用于存儲普通哈希對象的字段和值。
#define OBJ_ENCODING_ZIPMAP 3     //縮字典，這是一種特殊類型的哈希表，用于優(yōu)化小哈希對象的內(nèi)存使用。
#define OBJ_ENCODING_LINKEDLIST 4 //雙端鏈表，用于存儲列表鍵。
#define OBJ_ENCODING_ZIPLIST 5    //壓縮列表，用于優(yōu)化小列表或者小哈希對象的內(nèi)存使用。
#define OBJ_ENCODING_INTSET 6     //整數(shù)集合，用于優(yōu)化只包含整數(shù)元素的集合的內(nèi)存使用。
#define OBJ_ENCODING_SKIPLIST 7   //跳躍表和字典，用于存儲有序集合鍵。
#define OBJ_ENCODING_EMBSTR 8     //對于長度小于44字節(jié)的字符串，Redis選擇使用此特殊的編碼方式。
#define OBJ_ENCODING_QUICKLIST 9  //對于列表對象（list object）的一種編碼方式。quicklist是ziplist和雙向鏈表的混合體。

三、Type與Encoding介紹

Redis支持五種主要的數(shù)據(jù)類型：字符串(String)、列表(List)、集合(Set)、有序集合(Sorted Set)和哈希(Hash)。

每種數(shù)據(jù)類型都有對應(yīng)的編碼方式，數(shù)據(jù)類型與編碼方式總覽如下：

1.字符串

字符串是Redis中最基本的數(shù)據(jù)類型，通常用于存儲文本或二進制數(shù)據(jù)。字符串在Redis中支持三種編碼方式：

• int：當字符串可以表示為整數(shù)時，Redis會將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)，并采用int編碼方式存儲。int編碼方式的優(yōu)點是存儲空間小，操作效率高。缺點是只能存儲整數(shù)，不支持字符串操作。
• embstr(embstr-encoded string) ：保存長度小于44字節(jié)的字符串，當一個字符串比較短，采用此編碼方式存儲，可以減少內(nèi)存占用。
• raw(raw-encoded string) ：保存長度大于44字節(jié)的字符串，當一個字符串比較長時，采用此編碼方式存儲。

2.列表

列表是一系列有序的字符串集合，可以添加、修改和刪除元素。列表在Redis中支持三種編碼方式：

• ziplist：在Redis3.2版本之前，當List列表中每個字符串的長度都「小于64字節(jié)」并且List列表中「元素數(shù)量小于512個」時，List對象使用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(jié)構(gòu)，可以節(jié)省內(nèi)存，適用于小型列表。
• linkedlist：linkedlist是一種鏈表結(jié)構(gòu)，支持任意大小的列表。但其內(nèi)存占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(jié)構(gòu)，既能保證性能，又能節(jié)省內(nèi)存，適用于大型列表。

3.集合

集合是一系列無序的字符串集合，支持添加、刪除和查詢元素。集合在Redis中支持兩種編碼方式：

• intset：當集合中的元素都是整數(shù)時，Redis會采用intset編碼方式存儲。intset編碼方式的優(yōu)點是存儲空間小，操作效率高。
• hashtable：當集合中的元素包含字符串時，Redis會采用hashtable編碼方式存儲。hashtable編碼方式的優(yōu)點是可以存儲任意類型的元素，支持字符串操作。缺點是存儲空間相對較大，操作效率相對較低。

4.有序集合

有序集合是一系列無序的字符串集合，每個元素關(guān)聯(lián)一個分數(shù)，可以根據(jù)分數(shù)排序。有序集合在Redis中支持兩種編碼方式：

• ziplist：當集合中元素個數(shù)少于128個，并且每個元素的大小小于64字節(jié)時，使用此編碼方式。這是因為ziplist在處理較小數(shù)據(jù)時，內(nèi)存效率更高，性能更優(yōu)。
• skiplist：skiplist是一種跳躍表結(jié)構(gòu)，支持快速查詢和排序。適用于大型有序集合。

5.哈希表

哈希表是一系列鍵值對集合，每個鍵關(guān)聯(lián)一個值。哈希表在Redis中支持兩種編碼方式：

• ziplist：保存的所有鍵值的字符串長度小于64字節(jié)，并且鍵值對數(shù)量小于512個，Redis會采用ziplist編碼方式存儲。ziplist編碼方式的優(yōu)點是存儲空間小，操作效率高。缺點是不支持快速的鍵查找操作。
• hashtable：除上述條件之外，Redis會采用hashtable編碼方式存儲。hashtable編碼方式的優(yōu)點是支持快速的鍵查找操作，缺點是存儲空間相對較大，操作效率相對較低。

四、Type與Encoding底層原理

了解Redis支持的數(shù)據(jù)類型和編碼方式后，我們來看一下它們的底層實現(xiàn)原理。

1.編碼轉(zhuǎn)換

Redis中的每個鍵值對都有一個類型標識，表示該鍵值對的數(shù)據(jù)類型。當我們對一個鍵進行操作時，Redis會根據(jù)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(zhuǎn)換。

例如，當我們向一個字符串中追加內(nèi)容時，如果該字符串當前的編碼方式為raw，但是新的內(nèi)容可以使用embstr編碼方式存儲，那么Redis會將該字符串的編碼方式從raw轉(zhuǎn)換為embstr。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

除了編碼方式外，Redis還使用了許多經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)類型。例如，Redis的列表和哈希表都是采用鏈表結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。而有序集合則采用了跳躍表(Skip List)這種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都經(jīng)過了精心設(shè)計和優(yōu)化，以滿足各種場景下的應(yīng)用需求。例如，鏈表結(jié)構(gòu)適合頻繁地添加和刪除元素，而跳躍表結(jié)構(gòu)則適合排序和查找。

本篇博客介紹了Redis支持的五種主要數(shù)據(jù)類型以及相應(yīng)的編碼方式。

Redis的數(shù)據(jù)類型和編碼方式是為了在不同的場景下達到最佳的性能和內(nèi)存占用。理解這些類型和編碼機制，對于深化我們對Redis的認識，優(yōu)化其性能，以及發(fā)揮其最大潛力是至關(guān)重要的。

雖然每個項目的需求和應(yīng)用可能會有所不同，但通過精心選擇和使用合適的類型和編碼，我們都可以充分利用Redis為我們的應(yīng)用帶來的高效，快速和可靠。

總之，Redis的類型和編碼是其核心功能的基石，理解這些可以幫助我們更好地使用Redis，解決實際問題。當你下次面臨需要決定使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或編碼方式的時候，希望你可以記住今天的內(nèi)容，并從中找到答案。感謝您抽出寶貴的時間閱讀這篇文章，希望它對您有所幫助！