简介

Redis的五大数据类型也称五大数据对象；前面介绍过6大数据结构，Redis并没有直接使用这些结构来实现键值对数据库，而是使用这些结构构建了一个对象系统redisObject；这个对象系统包含了五大数据对象，字符串对象（string）、列表对象（list）、哈希对象（hash）、集合（set）对象和有序集合对象（zset）；而这五大对象的底层数据编码可以用命令OBJECT ENCODING来进行查看。

redisObject结构

typedef struct redisObject {
    // 类型
    unsigned type:4;
    // 编码
    unsigned encoding:4;
    // 指向底层实现数据结构的指针
    void *ptr;
    // ...
} robj;

redis是以键值对存储数据的，所以对象又分为键对象和值对象，即存储一个key-value键值对会创建两个对象，键对象和值对象。
键对象总是一个字符串对象，而值对象可以是五大对象中的任意一种。

• type属性存储的是对象的类型，也就是我们说的 string、list、hash、set、zset中的一种，可以使用命令 TYPE key 来查看。
• encoding属性记录了队形所使用的编码，即这个对象底层使用哪种数据结构实现。

表中列出了底层编码常量及对应的OBJECT ENCODING 命令的输出，前三项都是字符串结构

我们在存入key-value键值对时并不会指定对象的encoding，而是Redis会根据不统的使用场景来为一个对象设置不同的编码，可以达到节约内存、加快访问速度等目的。

字符串对象(string)

字符串对象底层数据结构实现为简单动态字符串（SDS）和直接存储，但其编码方式可以是int、raw或者embstr，区别在于内存结构的不同。

（1）int编码

字符串保存的是整数值，并且这个正式可以用long类型来表示，那么其就会直接保存在redisObject的ptr属性里，并将编码设置为int，如图：

（2）raw编码

字符串保存的大于32字节的字符串值，则使用简单动态字符串（SDS）结构，并将编码设置为raw，此时内存结构与SDS结构一致，内存分配次数为两次，创建redisObject对象和sdshdr结构，如图：

（3）embstr编码

字符串保存的小于等于32字节的字符串值，使用的也是简单的动态字符串（SDS结构），但是内存结构做了优化，用于保存顿消的字符串；内存分配也只需要一次就可完成，分配一块连续的空间即可，如图：

字符串对象总结：

• 在Redis中，存储long、double类型的浮点数是先转换为字符串再进行存储的。
• raw与embstr编码效果是相同的，不同在于内存分配与释放，raw两次，embstr一次。
• embstr内存块连续，能更好的利用缓存在来的优势
• int编码和embstr编码如果做追加字符串等操作，满足条件下会被转换为raw编码；embstr编码的对象是只读的，一旦修改会先转码到raw。

列表对象(list)

3.2版本之前：列表对象的编码可以是ziplist和linkedlist之一。

（1） ziplist编码

ziplist编码的哈希随想底层实现是压缩列表，每个压缩里列表节点保存了一个列表元素。

（2）linkedlist编码

linkedlist编码底层采用双端链表实现，每个双端链表节点都保存了一个字符串对象，在每个字符串对象内保存了一个列表元素。

列表对象编码转换：

• 列表对象使用ziplist编码需要满足两个条件：一是所有字符串长度都小于64字节，二是元素数量小于512，不满足任意一个都会使用linkedlist编码。
• 两个条件的数字可以在Redis的配置文件中修改，list-max-ziplist-value选项和list-max-ziplist-entries选项。
• 图中StringObject就是上一节讲到的字符串对象，字符串对象是唯一个在五大对象中作为嵌套对象使用的。

3.2版本之后：列表对象的编码quicklist。

quicklist编码

quickList 是 zipList 和 linkedList 的混合体，它将 linkedList 按段切分，每一段使用 zipList 来紧凑存储，多个 zipList 之间使用双向指针串接起来。


Redis 还会对 ziplist 进行压缩存储，使用 LZF 算法压缩，可以选择压缩深度。
quicklist 默认的压缩深度是 0，也就是不压缩。压缩的实际深度由配置参数list-compress-depth决定。为了支持快速的 push/pop 操作，quicklist 的首尾两个 ziplist 不压缩，此时深度就是 1。如果深度为 2，就表示 quicklist 的首尾第一个 ziplist 以及首尾第二个 ziplist 都不压缩。
ziplist长度：
quicklist 内部默认单个 ziplist 长度为 8k 字节，超出了这个字节数，就会新起一个 ziplist。
ziplist 的长度由配置参数 list-max-ziplist-size 决定。

哈希对象(hash)

哈希对象的编码可以是ziplist和hashtable之一。

（1）ziplist编码

ziplist编码的哈希对象底层实现是压缩列表，在ziplist编码的哈希对象中，key-value键值对是以紧密相连的方式放入压缩链表的，先把key放入表尾，再放入value；键值对总是向表尾添加。

（2）hashtable编码

hashtable编码的哈希对象底层实现是字典，哈希对象中的每个key-value对都使用一个字典键值对来保存。
字典键值对即是，字典的键和值都是字符串对象，字典的键保存key-value的key，字典的值保存key-value的value。

哈希对象编码转换：

• 哈希对象使用ziplist编码需要满足两个条件：一是所有键值对的键和值的字符串长度都小于64字节；二是键值对数量小于512个；不满足任意一个都使用hashtable编码。
• 以上两个条件可以在Reids配置文件中修改hash-max-ziplist-value选项和hash-max-ziplist-entries选项。

集合对象(set)

集合对象的编码可以是intset和hashtable之一。

（1）intset编码

intset编码的集合对象底层实现是整数集合，所有元素都保存在整数集合中。

（2）hashtable编码

hashtable编码的集合对象底层实现是字典，字典的每个键都是一个字符串对象，保存一个集合元素，不同的是字典的值都是NULL；可以参考java中的hashset结构。

集合对象编码转换：

• 集合对象使用intset编码需要满足两个条件：一是所有元素都是整数值；二是元素个数小于等于512个；不满足任意一条都将使用hashtable编码。
• 以上第二个条件可以在Redis配置文件中修改et-max-intset-entries选项。

有序集合对象(zset)

有序集合的编码可以是ziplist和skiplist之一。

（1）ziplist编码

ziplist编码的有序集合对象底层实现是压缩列表，其结构与哈希对象类似，不同的是两个紧密相连的压缩列表节点，第一个保存元素的成员，第二个保存元素的分值，而且分值小的靠近表头，大的靠近表尾。

（2）skiplist编码

skiplist编码的有序集合对象底层实现是跳跃表和字典两种；
每个跳跃表节点都保存一个集合元素，并按分值从小到大排列；节点的object属性保存了元素的成员，score属性保存分值；
字典的每个键值对保存一个集合元素，字典的键保存元素的成员，字典的值保存分值。

为何skiplist编码要同时使用跳跃表和字典实现？

• 跳跃表优点是有序，但是查询分值复杂度为O(logn)；字典查询分值复杂度为O(1) ，但是无序，所以结合连个结构的有点进行实现。
• 虽然采用两个结构但是集合的元素成员和分值是共享的，两种结构通过指针指向同一地址，不会浪费内存。

有序集合编码转换：

• 有序集合对象使用ziplist编码需要满足两个条件：一是所有元素长度小于64字节；二是元素个数小于128个；不满足任意一条件将使用skiplist编码。
• 以上两个条件可以在Redis配置文件中修改zset-max-ziplist-entries选项和zset-max-ziplist-value选项。

应用场景

redis一般应用场景

• 缓存会话（单点登录）
• 分布式锁，比如：使用setnx
• 各种排行榜或计数器
• 商品列表或用户基础数据列表等
• 使用list作为消息对列
• 秒杀，库存扣减等

五种类型的应用场景

• String，redis对于KV的操作效率很高，可以直接用作计数器。例如，统计在线人数等等，另外string类型是二进制存储安全的，所以也可以使用它来存储图片，甚至是视频等。
• hash，存放键值对，一般可以用来存某个对象的基本属性信息，例如，用户信息，商品信息等，另外，由于hash的大小在小于配置的大小的时候使用的是ziplist结构，比较节约内存，所以针对大量的数据存储可以考虑使用hash来分段存储来达到压缩数据量，节约内存的目的，例如，对于大批量的商品对应的图片地址名称。比如：商品编码固定是10位，可以选取前7位做为hash的key,后三位作为field，图片地址作为value。这样每个hash表都不超过999个，只要把redis.conf中的hash-max-ziplist-entries改为1024，即可。
• list，列表类型，可以用于实现消息队列，也可以使用它提供的range命令，做分页查询功能。
• set，集合，整数的有序列表可以直接使用set。可以用作某些去重功能，例如用户名不能重复等，另外，还可以对集合进行交集，并集操作，来查找某些元素的共同点
• zset，有序集合，可以使用范围查找，排行榜功能或者topN功能。

总结

在Redis的五大数据对象中，string对象是唯一个可以被其他四种数据对象作为内嵌对象的；

列表（list）、哈希（hash）、集合（set）、有序集合（zset）底层实现都用到了压缩列表结构，并且使用压缩列表结构的条件都是在元素个数比较少、字节长度较短的情况下；

四种数据对象使用压缩列表的优点：
（1）节约内存，减少内存开销，Redis是内存型数据库，所以一定情况下减少内存开销是非常有必要的。
（2）减少内存碎片，压缩列表的内存块是连续的，并分配内存的次数一次即可。
（3）压缩列表的新增、删除、查找操作的平均时间复杂度是O(N)，在N再一定的范围内，这个时间几乎是可以忽略的，并且N的上限值是可以配置的。
（4）四种数据对象都有两种编码结构，灵活性增加。