類型檢查和多態(tài)命令的實(shí)現(xiàn)
redis中用于鍵操作的命令基本上可以分為兩類:
可以對任何類型的鍵執(zhí)行, eg.
del,expire,rename,type,object只能對特定命令執(zhí)行的鍵,
eg.
set瞳筏、get腥例、append、strlen等命令只能對字符串鍵執(zhí)行?
hdel、hset、hget、hlen等命令只能對hash鍵執(zhí)行?
rpush虐先、lpop、linsert派敷、llen等只能對列表鍵執(zhí)行?
sadd蛹批、spop、sinter篮愉、scard等命令只能對集合鍵執(zhí)行?
zadd腐芍、zcard、zrank试躏、zcore等命令只能對有序集合鍵執(zhí)行
類型檢查的實(shí)現(xiàn)
類型特定命令所進(jìn)行的類型檢查是通過redisObject結(jié)構(gòu)的type屬性 來實(shí)現(xiàn)的.
- 在執(zhí)行一個(gè)類型特定命令之前, 服務(wù)器先檢查輸入數(shù)據(jù)庫鍵的值對象是否為執(zhí)行命令所需要的類型, 是猪勇、就執(zhí)行
- 否則, server拒絕執(zhí)行、并向client返回一個(gè)類型錯(cuò)誤
eg. 對于llen命令:
在執(zhí)行l(wèi)len命令前冗酿、server會(huì)先檢查輸入數(shù)據(jù)庫鍵的值對象是否為列表類型, 即: 檢查redisObject的type屬性是否為redis_list, 是的話埠对、執(zhí)行 llen命令, 否則返回類型錯(cuò)誤
多態(tài)命令的實(shí)現(xiàn)
Redis除了會(huì)根據(jù)值對象的類型來判斷是否能執(zhí)行特定命令外络断、還會(huì)根據(jù)值對象的編碼方式裁替、選擇正確的命令實(shí)現(xiàn)代碼來執(zhí)行命令
eg. 對一個(gè)鍵執(zhí)行 llen命令, 則服務(wù)器除了要確保執(zhí)行命令的是列表鍵之外, 還要根據(jù)鍵的值對象所使用的編碼來選擇正確的llen命令實(shí)現(xiàn)
- 若列表對象的編碼為 ziplist, 那么說明列表對象的實(shí)現(xiàn)為壓縮列表, 程序?qū)⑹褂?ziplistLen 函數(shù)來返回列表的長度
- 若列表對象的編碼為 linkedlist, 說明列表對象的實(shí)現(xiàn)為雙端鏈表, 程序?qū)⑹褂?listLength 函數(shù)來返回列表的長度
借用面向?qū)ο蟮男g(shù)語來說、可以認(rèn)為llen命令的實(shí)現(xiàn)是多態(tài)的, 只要執(zhí)行 llen 命令的是列表鍵貌笨、無論值對象是 ziplist 還是 linkedlist 編碼弱判、命令都可以正常執(zhí)行
del、expire等命令和llen命令的區(qū)別在于锥惋、前者是基于類型的多態(tài), 一個(gè)命令可以同時(shí)處理多種不同類型的鍵昌腰、而后者是基于編碼的多態(tài): 一個(gè)命令可以同時(shí)用于處理多種不同的編碼
內(nèi)存回收
因?yàn)镃語言并不具備內(nèi)存回收功能, redis 在自己的對象系統(tǒng)中構(gòu)建了一個(gè)引用計(jì)數(shù)(reference counting) 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存回收機(jī)制, 通過引用計(jì)數(shù)機(jī)制开伏、程序可以通過跟蹤對象的引用計(jì)數(shù)信息、在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候自動(dòng)釋放對象并進(jìn)行內(nèi)存回收
每個(gè)對象的引用計(jì)數(shù)信息由 RedisObject 結(jié)構(gòu)的 refcount屬性記錄:
typedef struct redisObject {
// ...
int refcount; // 引用計(jì)數(shù)
// ...
} robj;
對象的引用技術(shù)信息會(huì)隨著對象的使用狀態(tài)不斷變化
- 創(chuàng)建一個(gè)新的對象時(shí)遭商、引用計(jì)數(shù)初始化為1
- 對象被一個(gè)新的程序引用時(shí)固灵、引用計(jì)數(shù)值 +1
- 對象不再被一個(gè)程序引用時(shí)、引用計(jì)數(shù)值 -1
- 對象的引用計(jì)數(shù)值變?yōu)?時(shí)劫流、對象所占用的內(nèi)存會(huì)被釋放
下邊是修改對象引用計(jì)數(shù)的API
| 函數(shù) | 作用 |
|---|---|
| incrRefCount | 將對象的引用計(jì)數(shù)值+1 |
| decrRefCount | 將對象的引用計(jì)數(shù)值-1, 當(dāng)對象的引用計(jì)數(shù)值=0時(shí)巫玻、釋放對象 |
| resetRefCount | 將對象的引用計(jì)數(shù)值設(shè)為0, 但不釋放對象、需要重設(shè)對象引用值是使用 |
其它不同類型的對象也會(huì)經(jīng)歷類似的過程
共享對象
除了實(shí)現(xiàn)引用計(jì)數(shù)內(nèi)存回收機(jī)制外祠汇、對象的引用計(jì)數(shù)屬性還帶有對象共享的作用.
eg. A鍵創(chuàng)建了一個(gè)包含整數(shù)值100的字符串對象作為值對象, 此時(shí)若B鍵也想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)同樣保存了整數(shù)值100的字符串對象作為值對象仍秤、那么Server有兩種做法:
- 為鍵B創(chuàng)建一個(gè)包含整數(shù)值100的字符串對象
- 讓鍵A和鍵B共享同一個(gè)字符串對象
明顯, 第二種方式更節(jié)約內(nèi)存, 在Redis中、多個(gè)鍵共享同一個(gè)值需要執(zhí)行以下步驟:
- 將數(shù)據(jù)庫鍵的值指向一個(gè)現(xiàn)有的值對象
- 將被共享的值對象的引用計(jì)數(shù)+1
**注意: **
創(chuàng)建共享字符串對象的數(shù)量可以通過修改 redis.h/redis_shared_integers 常量來修改
eg, 創(chuàng)建一個(gè)值為100的鍵a, 使用object refcount 命令查看a的引用計(jì)數(shù), 會(huì)發(fā)現(xiàn)值為2
redis> set a 100
OK
redis> object refcount a
(integer) 2
引用這個(gè)值對象的兩個(gè)程序分表是持有這個(gè)值對象的服務(wù)器程序, 及共享這個(gè)值對象的鍵A
另外: 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編碼的列表對象可很、hashtable編碼的hash對象诗力、hashtable編碼的集合對象及zset編碼的有序集合對象)等都可以使用這些共享對象
思考
為什么redis不共享包含字符串的對象?
當(dāng)服務(wù)器考慮將一個(gè)共享對象設(shè)置為鍵的值對象時(shí)、程序需要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, 只有在共享對象和目標(biāo)對象完全相同的情況下我抠、程輝才會(huì)將共享對象的用作鍵的值對象苇本、而一個(gè)共享對象保存的值越復(fù)雜、驗(yàn)證兩者相同的復(fù)雜度就會(huì)越高, 消耗的CPU時(shí)間也會(huì)越多
- 若共享對象保存整數(shù)值的字符串對象屿良、那么驗(yàn)證操作的復(fù)雜度為 O(1)
- 若共享對象是保存字符串值的字符串對象圈澈、那么驗(yàn)證操作的復(fù)雜度為 O(N)
- 若共享對象是包含了多個(gè)值(或者對象)的對象, 比如列表對象或者h(yuǎn)ash對象、驗(yàn)證的復(fù)雜度將是O(N2)
因此尘惧、盡管共享更復(fù)雜的對象可以節(jié)約更多內(nèi)存康栈、但受到CPU時(shí)間的限制、redis只對包含整數(shù)值的字符串對象進(jìn)行共享
對象的空轉(zhuǎn)時(shí)長
除了前邊介紹過的type喷橙、encoding啥么、ptr 和 refcount 4個(gè)屬性外, redisObject結(jié)構(gòu)包含的最后一個(gè)屬性為 lru屬性, 它記錄了對象最后一次被命令訪問的時(shí)間
typedef struct redisObject {
// ...
unsigned lru:22;
// ...
} robj;
object idletime 命令可以打印出給定鍵的空轉(zhuǎn)時(shí)長, 就是通過當(dāng)前時(shí)間 - 鍵的lru時(shí)間得到的
注意:
Object idletime的實(shí)現(xiàn)是特殊的, 它在訪問鍵的時(shí)候、不會(huì)修改值對象的lru屬性
除了使用 命令打印鍵的空轉(zhuǎn)時(shí)長, lru屬性還用于回收內(nèi)存, 當(dāng)設(shè)置了 maxmemory 選項(xiàng), 且服務(wù)器用于回收內(nèi)存的算法為 volatile-lru 或者 allkeys-lru 時(shí)贰逾、當(dāng)服務(wù)器占用內(nèi)存超過了 maxmemory設(shè)置的上限值時(shí), 空轉(zhuǎn)時(shí)長較高的鍵會(huì)優(yōu)先被服務(wù)器釋放.
重點(diǎn)回顧
- redis數(shù)據(jù)庫的中每個(gè)鍵值對的鍵和值都是一個(gè)對象
- redis共有字符串悬荣、列表、hash疙剑、結(jié)合氯迂、有序集合五種類型的對象, 每種類型的對象至少有2種或以上的編碼方式, 不同的編碼可以在不同的場景上優(yōu)化對象的使用概率
- 服務(wù)器在執(zhí)行某些命令之前、會(huì)先檢查給定鍵的類型能否執(zhí)行
- redis的對象系統(tǒng)帶有引用計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存回收機(jī)制, 當(dāng)一個(gè)對象不再被使用時(shí)言缤、該對象占用的內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放
- redis會(huì)共享值為 0 到 9999 的字符串對象
- 對象會(huì)記錄自己最后一次被訪問的時(shí)間, 這個(gè)時(shí)間還可以用于計(jì)算對象的空轉(zhuǎn)時(shí)長
