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string#xff08;字符串#xff09;
redis的字符串是动态字符串#xff0c;类似于ArrayList#xff0c;采用预分配冗余空间的方式减少内存的频繁分配。
struct SDST{
T capacity;
T len;
byte flags;
byte[] content;
}
当字符串比较短时#xff0c…数据结构
string字符串
redis的字符串是动态字符串类似于ArrayList采用预分配冗余空间的方式减少内存的频繁分配。
struct SDST{
T capacity;
T len;
byte flags;
byte[] content;
}
当字符串比较短时T可以是byte和short来表示能省点空间一个简单的SDS至少占用3字节
struct SDST{
int8 capacity;
int8 len;
int8 flags;
byte[] content;
}
embstr和raw
当字符串比较短时存储形式embstr当字符串比较长时存储形式raw。
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struct RedisObject {
int4 type; //4bits
int4 encoding; //4bits
int24 lru; //24bits对象的热度
int32 refcount; //32bits记录对象的引用计数当lru为0时对象会被销毁
void *ptr; //64bits
}
每个对象除了内容以外RedisObject本身也占用1/21/2348 16字节
如图所示embstr存储时会把数据结构redisObject和数据SDS挨边存储raw存储时数据结构RedisObject和SDS时分开存储通过ptr指针指向SDS的内存地址。
所以一个简单的字符串最少占用3字节16字节 19字节
而redis使用的内存分配器jemalloctcmalloc分配内存时的单位都是1/4/8/16/32/64所以假设内存分配给分配了64字节的空间那么最多给字符串内容的空间只有44字节 64 - 3 - 16 - 1最后一个1是因为字符串需要以null结尾占一个子节
扩容
预分配空间大小capacity
实际字符串长度len
创建字符串时len和capacity是一样的长度
当字符串长度小于1M时扩容都是加倍现有的空间即
if(len1024*1024 lenappendLencapacity){capacity 2*capacity;
}当字符串长度大于1M时每次扩容比当前多1M空间
if(len1024*1024 lenappendLencapacity){capacity capacity 1024*1024;
}常用操作 setgetmsetmgetexpiresetnxincr mset name1 aa name2 bb name3 cc mget name1 name2 name3 expire name1 5. #5秒后过期 incr age 1 incr age by 5。 #signed long的最大最小值之间 位图
位图来自于字符串的另一种表示我们知道字符串实际是存储byte数组redis以此可以单独设置某key第n位为0还是1。通过位图我们可以节省更多的内存当然需要配合适当的场景使用
常用操作
零存整取 setbit key index 0/1 get key 整存整取即字符串 set key value get key 整存零取 set key value getbit key index 零存零取 setbit key value getbit key index bitcount用来统计指定范围内1的个数 bitcount key 0 1 前两个字符01中1的个数 bitpos用来查找指定范围内出现的第一个0或1 bitpos key 1 第一个1位 bitpos key 0 第一个0位 bitpos key 1 start end 在startend范围的字节内第一个0位 list列表
相当于java里面的LinkedList可以在头部Left和尾部Right插入/删除
两元素之间使用双向链表连接可以支持向前向后遍历
encodingziplistquicklist
满足
create if not exists
drop if no elements
常用操作 rpush books python java golang llen books lpop books rpop books lpush books newBook lindex books 1 #获取books列表中第2位元素 ltrim books 0 1 #区间内的元素保留特别的如果后面元素-1表示结尾。同理-2表示倒数第二个 lrange books 0 1 #相当于sublist特别的如果后面元素-1表示结尾。同理-2表示倒数第二个 与java中linkedList不同有2
如果redis list中元素比较少时使用ziplist存储
如果redis list中元素比较多时使用ziplistlinkedList存储即每个“元素”实际上是一个ziplist
问题为什么redis list中的“元素”是ziplist不是简单的元素
redis是基于内存的操作所以对内存的使用要求很苛刻。尽其所能对使用的内存进行优化。如果redis list中元素存储的是简单的元素那么仅仅元素间的两个指针就占了不少空间特别是当元素本身占用空间很少时。
为什么元素是ziplist呢
首先ziplist本身是一个聚集型的列表通过连续存储以及快速定位能够提高在ziplist内遍历的效率。同时ziplist内部可以选择压缩深度也能极大的减少使用的空间
压缩链表
struct ziplist{int32 zlbytes; //整个压缩链表占用字节数int32 zltail_offset; //最后一个元素距离压缩列表起始位置的偏移量int16 zllength; //元素个数T[] entries; //元素集合int8 zlend; //压缩链表结束节点OxFF}struct entry{int prevlen; //前一个entry的字节长度int encoding; //元素类型编码optional byte[] content; //元素内容}
往ziplist里面追加元素
因为ziplist是紧凑型的数据结构意味着每追加一个元素都需要调用realloc扩展内存取决于内存分配算法和ziplist当前的内存大小可能会重新扩展全新的内存并把原有的拷贝过来也可能在原来的位置直接扩展
快速链表
无法复制加载中的内容
每个ziplist存储超过8KB就会新起一个ziplist
redis可以选择对quicklist中的每个ziplist进行压缩以压缩深度表示。默认是压缩深度为0。如果压缩深度等于1那么收尾两个ziplist不压缩其他的都压缩。如果压缩深度等于2那么链表头两个和链表尾两个都不压缩其他都压缩。
hash字典
满足
create if not exists
drop if no elements
与java中的HashMap很相近。都是数组加链表的形式。
encodingziplisthashtable
不同有三
redis的hash的value只能是字符串所以需要在业务系统中将其做序列化和反序列化。
redis hash的rehash与HashMap的rehash也不一样。HashMap是一次性将元素进行rehash如果元素比较多可能会有卡顿的情况。redis hash中的rehash是渐进式的发起rehash之后会通过定时任务或者hash操作指令渐进式的将旧的hash表的内容拷贝到新hash表中。 redis hash可以对对象的具体属性进行操作比如 hset books borrowTime 111111 hincr books borrowTime 5 常用操作 hsethgethgetallhmsethincrhincrby set集合
满足
create if not exists
drop if no elements
相当于Java里面的HashSet所有key对应的value都只用一个NULL。且内部的键值是无序的唯一的
若set中存在某元素则再次set时返回0可以以此判断是否存在元素
encodinginsetdictrehash时通过COW的思维来做
typedef struct intset {uint32_t encoding; // 编码方式后面会详细解释uint32_t length; // 集合中元素的个数,也就是contents数组的长度int8_t contents[]; // 保存元素的数组
} intset; 常用操作
saddspopsmemberssismemberscardcount
如果set中的元素都是整数并且数据量比较小时redis会选择使用inset进行数据的存储
struct inset{int32 encoding;int32 length;int content;}
encoding会有int16int32int64三种类型。可以向上扩不能向下缩。存储的内容都是整数并不会占用很大空间但如果向下缩就需要额外的内存分配以及原有的内存回收得不偿失
zset有序列表
满足
create if not exists
drop if no elements
类似于java中SortedSet和HashMap的集合体一方面可以保证唯一性另一方面可以为每一个元素添加score并以此作为排序依据
内部实现是一种叫做“跳跃列表”的数据结构
encodingziplistskiplist
常用操作
zadd books 9.0 “think in java”zrange books 0 -1 相当于sublist并且按照score正序列出zrevrange books 0 -1 相当于sublist并且按照score倒序列出zcard books 相当于countzscore books “think in java” 获取指定value的scorezrank books “think in java” 按score排序后当前value的排名zrangebyscore books 0 8.91 在区间之内的所有valuezrangebyscore books -inf 8.91 withscore 在区间之内所有的valuescorezrem books “think in java” 删除value可以通过这个命令来确保只有一个线程抢到队列zset中的
跳跃列表 其中每根柱子代表一个元素每个元素可能有多个层级最左边是表头它的高度是当前列表最高高度。当要寻找某一个值的时候从表头最高层开始按照箭头找只到最底层的节点。表头的score是Double.MIN_VALUE用来垫底
插入元素时需要按照查找的逻辑找到最底部的节点然后插入节点接着会采用随机策略决定新节点有多少层。第一层的概率是100%第二层的概率是50%第三层的概率是25%以此类推最高可以有64层
