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Redis揭秘：編碼的精妙運用
Redis是一個高性能的key-value存儲系統(tǒng)，常用于緩存，計數(shù)器和分布式鎖等場景。在Redis內(nèi)部，數(shù)據(jù)存儲的格式實際上是由編碼來控制的，因此編碼是Redis內(nèi)部運行的重要部分。本文將從Redis的編碼入手，探討在數(shù)據(jù)存儲中縮減內(nèi)存占用、優(yōu)化性能的精妙實現(xiàn)方式。
1. Redis的五種數(shù)據(jù)類型
在Redis中，支持五種基本數(shù)據(jù)類型的存儲：字符串（STRING）、散列（HASH）、列表（LIST）、集合（SET）和有序集合（ZSET）。為了減少內(nèi)存和提高性能，每種數(shù)據(jù)類型都有對應(yīng)的編碼方式，如下表所示：
| 數(shù)據(jù)類型 | 編碼方式 |
| ——– | ———- |
| 字符串 | int, emb |
| 散列 | ziplist, ht |
| 列表 | ziplist，lt |
| 集合 | intset，ht |
| 有序集合 | ziplist，skl |
其中，int、emb、ziplist、ht、lt、intset和skl都是Redis內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的簡稱，本文將一一解釋其具體含義。
2. 整數(shù)編碼
當(dāng)存儲的值是整數(shù)類型時，Redis采用int或emb編碼。其中，當(dāng)一個整數(shù)較?。ㄐ∮诘扔?53）且滿足一定的條件時，Redis采用emb編碼。與int型相比，emb編碼的優(yōu)勢在于占用更少的內(nèi)存，同時在解析時也要快得多。例如：
redis> set a 1
OK
redis> object encoding a
"int"
redis> set a 1000
OK
redis> object encoding a
"embstr"
此時，對于a的值，Redis采用了embstr編碼。
3. ziplist編碼
ziplist是Redis使用的一種輕量緊湊的鏈表結(jié)構(gòu)，用于存儲列表和有序集合類型的數(shù)據(jù)。ziplist的內(nèi)存分配是連續(xù)的，而且在存儲小的數(shù)據(jù)時，ziplist比其他數(shù)據(jù)類型占用更少的內(nèi)存。
具體來說，ziplist是通過雙向鏈表實現(xiàn)的，每個節(jié)點都存儲了當(dāng)前節(jié)點的前置節(jié)點和后置節(jié)點地址，以及當(dāng)前節(jié)點的內(nèi)容。在ziplist內(nèi)部，每個節(jié)點的長度是不固定的，這樣ziplist就能夠通過壓縮、優(yōu)化存儲放置在列表中的所有元素。舉例來說，如果一個列表中都是非負(fù)數(shù)，那么ziplist就可以將這些數(shù)壓縮成連續(xù)的整數(shù):
redis> rpush mylist 1 2 3 4 5
(integer) 5
redis> object encoding mylist
"ziplist"
在此例中，mylist的編碼方式是ziplist。
4. 散列和集合的編碼方式
對于散列和集合類型的數(shù)據(jù)，Redis采用另外的兩種編碼方式：ht和intset。
ht是指哈希表，也就是字典結(jié)構(gòu)——當(dāng)散列鍵值對的存儲數(shù)量比較少的時候，Redis使用該方式進(jìn)行存儲。而當(dāng)數(shù)據(jù)存儲的值都是整數(shù)且元素數(shù)量不多時，Redis采用了intset編碼方式。
整數(shù)集合只能存儲整型數(shù)據(jù)，它主要包含三個成員變量：encoding表示當(dāng)前的編碼方式，length表示當(dāng)前集合中元素的數(shù)量，contents則是用于存放元素的數(shù)組。在內(nèi)部實現(xiàn)時，Redis通過將集合中所有的元素存儲到一個數(shù)組中，再進(jìn)行壓縮、優(yōu)化后實現(xiàn)占用更少內(nèi)存的存儲。
5. skiplist編碼
對于有序集合類型的數(shù)據(jù)，Redis采用了skiplist編碼。與ziplist類似，skiplist也是由多個節(jié)點組成的鏈表結(jié)構(gòu)，其中每個節(jié)點都有若干指向下一個節(jié)點的指針。每個節(jié)點數(shù)據(jù)里存儲的是實際添加到集合中的元素的key值和對應(yīng)的score值。
redis> zadd myzset 1 one
(integer) 1
redis> zadd myzset 2 two
(integer) 1
redis> zadd myzset 3 three
(integer) 1
redis> object encoding myzset
"skiplist"
在此例中，為了存儲myzset中的數(shù)據(jù)，Redis采用了skiplist編碼方式。
總結(jié)
Redis的編碼方式是在實際的使用中對內(nèi)存占用和性能做了一系列優(yōu)化。在Redis中，不同的數(shù)據(jù)類型采用不同的編碼方式，從而有效地優(yōu)化了內(nèi)存占用和訪問速度。掌握Redis的編碼方式，能夠更好地理解Redis的內(nèi)部實現(xiàn)，從而更好地利用Redis進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和處理。
參考代碼：
redis> set a 100
OK
redis> object encoding a
"int"
redis> sadd myset 1 "hello"
(integer) 1
redis> object encoding myset
"hashtable"
redis> hset myhash 1 1
(integer) 1
redis> object encoding myhash
"ziplist"
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