簡介

redisObject：即redis對象临庇，redis數(shù)據(jù)庫是以Key-Value形式存在假夺，當(dāng)新建一個Key-Value對時，至少會創(chuàng)建兩個對象已卷，一個用于作為Key對象侧蘸，一個用于作為Value對象讳癌，每個對象都由一個redisObject的結(jié)構(gòu)表示。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

redisObject數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下（server.h）：

#define LRU_BITS 24
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;

type

表示redis對象所保存的值的類型晌坤。

/* The actual Redis Object */
#define OBJ_STRING 0    /* String object. */
#define OBJ_LIST 1      /* List object. */
#define OBJ_SET 2       /* Set object. */
#define OBJ_ZSET 3      /* Sorted set object. */
#define OBJ_HASH 4      /* Hash object. */

encoding

表示redis對象所保存的值對應(yīng)編碼埋虹，也就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)娩怎。

#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 */
#define OBJ_ENCODING_STREAM 10 /* Encoded as a radix tree of listpacks */

lru

lru記錄了對象空轉(zhuǎn)時長截亦，OBJECT IDLETIME 命令可以打印出給定鍵的空轉(zhuǎn)時長。

redis> SET key1 "hello world"
OK
# 過段時間執(zhí)行
redis> OBJECT IDLETIME key1
(integer) 20

OBJECT IDLETIME命令在訪問鍵的值對象時袍啡， 不會更新值對象的 lru 屬性境输。

如果服務(wù)器打開了 maxmemory 選項颖系， 并且服務(wù)器用于回收內(nèi)存的算法為 volatile-lru 或者 allkeys-lru 嘁扼， 那么當(dāng)服務(wù)器占用的內(nèi)存數(shù)超過了 maxmemory 選項所設(shè)置的上限值時， 空轉(zhuǎn)時長較高的那部分鍵會優(yōu)先被服務(wù)器釋放强缘， 從而回收內(nèi)存旅掂。

refcount

Redis中為了更好的優(yōu)化內(nèi)存空間访娶，對數(shù)字字符串進(jìn)行了共享內(nèi)存的操作，并以引用計數(shù)方式進(jìn)行管理（object.c）

// 將對象的引用計數(shù)值設(shè)置為 0 ， 但并不釋放對象戳晌， 這個函數(shù)通常在需要重新設(shè)置對象的引用計數(shù)值時使用。
robj *resetRefCount(robj *obj) {
    obj->refcount = 0;
    return obj;
}
// 將對象的引用計數(shù)值增一
void incrRefCount(robj *o) {
    if (o->refcount < OBJ_FIRST_SPECIAL_REFCOUNT) {
        o->refcount++;
    } else {
        if (o->refcount == OBJ_SHARED_REFCOUNT) {
            /* Nothing to do: this refcount is immutable. */
        } else if (o->refcount == OBJ_STATIC_REFCOUNT) {
            serverPanic("You tried to retain an object allocated in the stack");
        }
    }
}
// 將對象的引用計數(shù)值減一， 當(dāng)對象的引用計數(shù)值等于 0 時， 釋放對象搔驼。
void decrRefCount(robj *o) {
    if (o->refcount == 1) {
        switch(o->type) {
        case OBJ_STRING: freeStringObject(o); break;
        case OBJ_LIST: freeListObject(o); break;
        case OBJ_SET: freeSetObject(o); break;
        case OBJ_ZSET: freeZsetObject(o); break;
        case OBJ_HASH: freeHashObject(o); break;
        case OBJ_MODULE: freeModuleObject(o); break;
        case OBJ_STREAM: freeStreamObject(o); break;
        default: serverPanic("Unknown object type"); break;
        }
        zfree(o);
    } else {
        if (o->refcount <= 0) serverPanic("decrRefCount against refcount <= 0");
        if (o->refcount != OBJ_SHARED_REFCOUNT) o->refcount--;
    }
}

1. 新建一個對象時舌涨，它的 refcount = 1 ；
2. 對一個對象進(jìn)行共享時囊嘉，這個對象的 refcount +1扭粱；
3. 當(dāng)使用完一個對象之后震檩，或者取消對共享對象的引用之后，程序?qū)ο蟮?refcount -1博其；
4. 當(dāng)對象的 refcount 降至 0 時贺奠，釋放redisObject 對象及*ptr引用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)错忱。

*ptr

*ptr 是一個指針以清，指向?qū)嶋H保存值的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由 type 屬性和 encoding 屬性決定眉孩。

假設(shè)redisObject 的 type = OBJ_ZSET勒葱， encoding = OBJ_ENCODING_SKIPLIST 凛虽，代表當(dāng)前redisObject是一個基于采用跳躍列表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有序集合凯旋，*ptr指向?qū)?yīng)的跳躍列表钉迷。

類型檢查和命令多態(tài)

當(dāng)執(zhí)行一個處理數(shù)據(jù)類型的命令時糠聪， Redis 執(zhí)行以下步驟：

1. 根據(jù)給定 key 舰蟆，在數(shù)據(jù)庫字典中查找和它相對應(yīng)的 redisObject 夭苗，如果沒找到，就返回 NULL 题造。
2. 判斷 redisObject 的 type屬性 = 執(zhí)行命令所需的類型（HSET） 界赔？牵触，如果不相符揽思，返回類型錯誤。
3. 根據(jù) redisObject 的 encoding 屬性所指定的編碼钉汗，選擇合適的操作函數(shù)來處理底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)损痰。
4. 返回數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作結(jié)果作為命令的返回值卢未。

因此辽社，上述第2步就是類型檢查滴铅，第3步就是命令多態(tài)。

對象共享

除了用于實現(xiàn)引用計數(shù)內(nèi)存回收機制之外譬淳， 對象的引用計數(shù)屬性還帶有對象共享的作用邻梆。
假設(shè)鍵 key1創(chuàng)建了一個包含整數(shù)值 1 的字符串對象作為值對象浦妄，這時鍵key2也要創(chuàng)建一個同樣保存了整數(shù)值 1 的字符串對象作為值對象见芹，為了讓多個鍵共享同一個值對象需要執(zhí)行以下兩個步驟：

1. 將數(shù)據(jù)庫鍵的值指針指向一個現(xiàn)有的值對象玄呛；
2. 將被共享的值對象的引用計數(shù)增一徘铝。

目前來說惕它， Redis 會在初始化服務(wù)器時， 創(chuàng)建一萬個字符串對象郁惜， 這些對象包含了從 0 到 9999 的所有整數(shù)值兆蕉， 當(dāng)服務(wù)器需要用到值為 0到 9999 的字符串對象時恨樟， 服務(wù)器就會使用這些共享對象疚俱， 而不是新創(chuàng)建對象呆奕。
創(chuàng)建共享字符串對象的數(shù)量可以通過修改 server.h/OBJ_SHARED_INTEGERS常量來修改梁钾。

redis> SET key1 1
OK

redis> OBJECT REFCOUNT key1 
(integer) 2

該引用計數(shù)=2绳泉，是因為服務(wù)器程序初始化時，內(nèi)置了該對象了姆泻，refcount=1零酪。

另外冒嫡， 這些共享對象不單單只有字符串鍵可以使用， 那些在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中嵌套了字符串對象的對象（linkedlist 編碼的列表對象四苇、 hashtable 編碼的哈希對象孝凌、 hashtable 編碼的集合對象、以及 zset 編碼的有序集合對象）都可以使用這些共享對象月腋。

為什么 Redis 不共享包含字符串的對象蟀架？
當(dāng)服務(wù)器考慮將一個共享對象設(shè)置為鍵的值對象時， 程序需要先檢查給定的共享對象和鍵想創(chuàng)建的目標(biāo)對象是否完全相同榆骚， 只有在共享對象和目標(biāo)對象完全相同的情況下片拍， 程序才會將共享對象用作鍵的值對象， 而一個共享對象保存的值越復(fù)雜， 驗證共享對象和目標(biāo)對象是否相同所需的復(fù)雜度就會越高， 消耗的 CPU 時間也會越多：

• 如果共享對象是保存整數(shù)值的字符串對象色徘， 那么驗證操作的復(fù)雜度為 O(1)；
• 如果共享對象是保存字符串值的字符串對象斤寂， 那么驗證操作的復(fù)雜度為 O(N)器腋；
• 如果共享對象是包含了多個值（或者對象的）對象诊县， 比如列表對象或者哈希對象怎披， 那么驗證操作的復(fù)雜度將會是 O(N^2) 缴渊。
  
  因此， 盡管共享更復(fù)雜的對象可以節(jié)約更多的內(nèi)存， 但受到 CPU 時間的限制， Redis 只對包含整數(shù)值的字符串對象進(jìn)行共享搓劫。