redis的对象

在上一篇文章中,介绍了redis的底层定义的一些数据结构。接下来,在本文中,我们就结合redis提供的对象,看看这些数据结构是如何使用的。

Redis中主要包括这些对象:字符串、列表、哈希、集合、有序集合、HyperLogLog、GEO等,本文会主要介绍这些对象是如何实现的,对于其命令,可以参考redis官网中对每个命令的说明,这里就不一个一个列了。

在介绍具体的对象之前,先看一下redis中对于对象本身的定义。

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typedef struct redisObject {
unsigned type:4;
unsigned encoding:4;
unsigned lru:LRU_BITS; /* LRU time (relative to global lru_clock) or
* LFU data (least significant 8 bits frequency
* and most significant 16 bits access time). */
int refcount;
void *ptr;
} robj;

在一个redisObject中,prt字段就是数据的实际内容,这里的存储会应用之前讲的redis的底层数据结构。可以看到,ptr是作为引用出现在redisObject中,也就是说,redisObject本身和实际数据本身内存可能不在一起。

通过 OBJECT ENCODING KEY 这个命令,可以查看一个key底层实际使用的数据结构。

接下来,我们就具体讲一下各个对象。

字符串

字符串可以说是redis中最基本的一个对象类型了,set 一个普通的key,value,使用的就是字符串对象。字符串对象根据具体情况,会使用int, embstr, raw三种类型的底层编码方式。其中int很好理解,在字符串的值是数字时,就会使用int存储。embstr和raw的底层结构都是简单动态字符串(SDS),区别在于,embstr中,redisObject和实际存储的SDS在连续的内存空间上。embstr的使用场景是字符串小于等于39字节(如无特别说明,本文中的数值都是使用redis的默认配置),大于39字节时,则使用raw编码。

列表对象

即list, redis中的list是一个双向队列,提供左右两侧的push,pop操作,range操作等。

list的底层实现可以是ziplist或者链表。上一篇文章中,我们介绍了ziplist是一种针对小数据集的,非常高效的数据结构。因此,在使用时,很自然的可以想到,小的list就会用ziplist实现,大的list则用链表实现。对于什么样的列表才算小,redis里使用两个判断标准,一是list中每个元素的最大长度,对应配置list-max-ziplist-value, 二是list中的元素数,对应配置list-max-ziplist-entries。

list的实际应用场景其实就是对双向队列的利用场景,比如微信朋友圈的时间线就可以通过list实现。有时候,也会拿redis的list用作消息队列。

哈希

即我们通常所说的map,与列表对象list, 哈希也会根据数据集的大小选用两个不同的底层结构,分别是ziplist和hashTable(底层是字典)。

这里可以引申出一个小技巧,当我们需要在redis中存储object时,可以使用hash,而非序列化成字符串存储。因为对于一个正常的object来说,是会被通过ziplist存储的。这样,就通过非常小的资源开销实现了对单个字段的get/set.

集合对象

即set, 对应redis中的S系列命令,如SADD,SMEMBERS等,也就是元素不重复的”集合”。同样的,redis的集合也有两种实现方式,分别是intset和hashTable.

redis的集合提供了非常方便的求交集、并集、差集等的方法,可以用在查询共同好友等场景中。

有序集合

对应redis中的Z系列命令,如ZADD,ZRANK等,底层的实现对应ziplist或者skiplist。期数,看完上一篇文章中对于这两个数据结构的介绍,我们是可以很容易的理解redis是如何实现有序集合的。

有序集合也是一种很常用的对象,可以用在排行榜、topK等问题中。

HyperLogLog

redis中的hyperLogLog是一个用于基数统计的结构,即统计不重复元素的个数。它的实现是基于概率算法,通过一定概率的误差,在对空间使用非常小的情况下,实现对大数据量的统计。其具体算法非常精妙,我后边会单开一篇文章介绍。这里就先介绍下它的效果,HyperLogLog可以使用12k的空间统计2的64次方的数据,标准误差在0.81%。

Redis中使用HyperLogLog非常简单,只包含三条命令,PFADD添加元素,PFCOUNT获取当前基数,PFMERGE对多个HyperLogLog进行合并。

GEO

顾名思义,redis中的geo就是一种用来处理位置相关信息的结构。redis中的geo对象提供了添加、查看位置信息,计算两个位置间的距离,查找范围内的元素这些功能。

Geo的底层基于zset实现。其核心处理在于通过GeoHash算法将二维的经纬度编码成一维的hash值,同时还能保住经纬度本身越接近的值,hash值也越接近。GeoHash的细节我们也在后续文章中专门做介绍。经过GeoHash做编码后,就可以利用zset本身的功能来做范围查找等事情了。

现在很多互联网服务的位置服务会选择使用redis来实现,比如附近的人,附近的餐厅。

通过上边的介绍,希望可以帮助大家更好的理解和使用redis。可以看到,redis里针对一些特定情况,进行了非常极致的内存优化,而我们在使用时,就要考虑如何更好的去利用这些优化。

原文地址: https://lichuanyang.top/posts/25564/

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