Redis数据结构与对象

1.简单动态字符串

每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS值,Redis是C语言写的。

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与C字符串的区别:

  • 常数复杂度获取字符串长度

  • 杜绝缓冲区溢出

C字符串不记录长度,如果两个C字符串前后紧挨在一起,这时候扩展前字符串时,后字符串就会被覆盖。

  • 减少修改字符串时内存重分配的次数

结构体的free,就是处理分配的空间大小,如果你要扩展的话,可以探索是否有足够空间,够的话直接修改free,不够再重分配,缩短一定不用重分配了,直接缩短就行了。

  • 二进制安全

  • 兼容部分C字符串函数

2.链表

链表广泛运用与Redis的各个功能,例如:列表键、发布与订阅、慢查询、监视器等。

image (1).png

3.字典

(1) 结构体

字典所使用的的哈希表结构:

image (2).png

我们存进去的hash键值对是哈希表的节点

image (1).png

字典的结构体:

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整个关系是:字典>哈希表>键值对

(2)存入过程

  • 先计算键值对的哈希值,根据哈希值模哈希表的节点数,得出键值对存入哪个节点中。解决哈希冲突的方法是拉链法

  • 当键值对越来越多的时候,为了维持负载因子在一定量,会进行rehash操作。rehash过程采用的是渐进式rehash

4.跳跃表

  • 一种有序数据结构,它通过在每个节点中维持多个指向其他结点的指针,从而达到快速访问节点的目的。

  • 跳跃表支持平均Ologn,最坏On复杂度的查找复杂度,跳表实现比平衡二叉树简单。

  • 跳表只在有序集合键使用到了

(1)跳表的实现

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跳表用了两个结构体定义,相对复杂的是节点的结构体定义。

跳跃表节点

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  • 每个节点都有一个数组,我们称作层,每一层都可以直接指向其他节点,只要层越多,访问节点速度越快。

  • 每层都有一个前进指针,还有个跨度,前进指针用来指向下一个节点,跨度记录前进指针跨了几个节点。

5.整数集合

数据结构如图:

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  • 整数集合是个集合,所以不会有重复值,只存放整数int8、int32、int64;

  • 整数集合底层实现是个数组contents,而且排好序的

  • contents的类型不是int8,真正的类型是由encoding的值决定的。

升级与降级

升级过程:

1)根据新元素的类型,扩展数组底层的空间大小,并为新元素分配空间;

2)将底层数组的所有元素换成对应的类型,并保证有序性的情况下放在正确的位置上;

3)将新元素放入底层数组中;

升级的好处:

  • 提升灵活性

  • 节约内存

降级:整数集合不支持降级操作,一旦升级就不会降级。

6.压缩列表

  • 压缩列表是列表键与哈希键的底层实现之一;

  • 压缩列表的结构包括:zlbytes、zltail、zllen、entrys;其中entrys是个列表,zlbyte表示整个压缩列表的大小,zltail是从压缩列表首地址到最后一个entry的地址偏移量;

  • entry由previous_entry_length、encoding、content组成,其中:

    • previous_entry_length保存上一个entry的长度,大小有1字节或者5字节,可用这个值来计算上一个节点的首地址
  • encoding记录了content的类型以及长度

  • 连锁更新:我们往一个压缩列表的首节点插入一个大于254字节的节点,这时,后面的那个节点的previous_entry_length就要从1字节编程5字节,这时就需要重分配内存,而重分配后,该节点后一个结点的previous_entry_length也要从1字节变成5字节,会导致连锁更新。

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