Redis的五种数据结构的内部编码

type命令实际返回的就是当前键的数据结构类型，它们分别是：string（字符串）、hash（哈希）、

list（列表）、set（集合）、zset（有序集合），但这些只是Redis对外的数据结构。

实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现，这样Redis会在合适的场景选择合适的内部编码。

可以看到每种数据结构都有两种以上的内部编码实现，例如string数据结构就包含了raw、int和embstr三种内部编码。

同时，有些内部编码可以作为多种外部数据结构的内部实现，例如ziplist就是hash、list和zset共有的内部编码。

我们可以通过object encoding命令查询内部编码：

127.0.0.1:6379> set set:1 hello
OK
127.0.0.1:6379> object encoding set:1
"embstr"
127.0.0.1:6379> hset user:1 name kebi
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding user:1
"ziplist"

可以看到键set:1对应值的内部编码是“embstr”，键user:1对应值的内部编码是“ziplist”。

 

Redis这样设计有两个好处：

第一，可以改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有影响，这样一旦开发开发出优秀的内部编码，无需改动外部数据结构和命令。

第二，多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自的优势。例如ziplist比较节省内存，但是在列表元素比较多的情况下，性能会有所下降，

　　这时候Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist。

 

下面会分别介绍5种数据结构的内部编码方式。

 

1.字符串的内部编码

字符串类型的内部编码有3种：

• int：8个字节的长整型。
• embstr：小于等于39个字节的字符串。
• raw：大于39个字节的字符串。

Redis会根据当前值的类型和长度决定使用内部编码实现。

（1）整数类型示例如下：

127.0.0.1:6379> set str 1234567 
OK
127.0.0.1:6379> object encoding str
"int"

 

（2）短字符串示例如下：

127.0.0.1:6379> set str "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> object encoding str
"embstr"

 

（3）长字符串示例如下：

127.0.0.1:6379> set str "Tranquil,unbeatable to the outside. -- yangming"  #“凝聚于内，无敌于外。--王阳明”
OK
127.0.0.1:6379> object encoding str
"raw"

 

2.哈希的内部编码

哈希类型的内部编码有两种：

• ziplist（压缩列表）：当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个），

　　　　同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64个字节）时，Redis会使用ziplist作为哈希的内部实现

　　　　ziplist使用更加紧凑的结构实现多个元素的连续存储，所以在节省内存方面比hashtable更加优秀。

• hashtable（哈希表）：当哈希类型无法满足ziplist的条件时，Redis会使用hashtable作为哈希的内部实现。

　　　　因为此时ziplist的读写效率会下降，而hashtable的读写时间复杂度为O(1)。

下面演示哈希类型的内部编码，及相应的变化。

（1）当field个数比较少且没有大的value时，内部编码为ziplist：

127.0.0.1:6379> hmset user:2 name kebi age 26
OK
127.0.0.1:6379> object encoding user:2
"ziplist"

 

（2）当有value大于64个字节，内部编码会由ziplist变为hashtable：

127.0.0.1:6379> hmset user:1 info "沐春风，惹一身红尘；望秋月，化半缕轻烟。顾盼间乾坤倒转，一霎时沧海桑田。方晓，弹指红颜老，刹那芳华逝。"
127.0.0.1:6379> object encoding user:1
"hashtable"

 

（3）当field个数超过512，内部编码也会由ziplist变为hashtable：

...待插入内容...

注意：当一个哈希的编码由ziplist变为hashtable的时候，即使在替换掉所有值，它一直都会是hashtable类型。

 

3.列表的内部编码

列表类型的内部编码有两种：

• ziplist（压缩列表）：当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个）

　　　　同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64个字节）时，Redis会使用ziplist作为哈希的内部实现。

• linkedlist（链表）：当列表类型无法满足ziplist的条件时，Redis会使用linkedlist作为列表的内部实现。

下面演示列表类型的内部编码，以及相应的变化：

（1）当元素个数较少且没有大元素时，内部编码为ziplist：

127.0.0.1:6379> rpush list:2 a b c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> object encoding list:2
"ziplist"

 

（2）当元素个数超过512个，内部编码变为linkedlist：

127.0.0.1:6379>lpush setkey 1 2 3 ... 513
OK
127.0.0.1:6379> object encoding listkey
"linkedlist"

 

（3）当某个元素超过64个字节，内部编码也会变为linkedlist：

127.0.0.1:6379> rpush list:1 a b "我不再说话，不再思索，但无尽的爱从灵魂中升起，我将远行，走得很远，如同一个吉普塞人，穿过大自然——幸福得如有一位女子同行。"
(integer) 6
127.0.0.1:6379> object encoding list:1
"linkedlist"

#只能升级，不能自动变回ziplist类型

 

4.集合的内部编码

集合类型的内部编码有两种：

• intset（整数集合）：当集合中的元素都是整数且元素个数小于set-max-intset-entries配置（默认512个）时，

　　　　Redis会选用intset来作为集合内部实现，从而减少内存的使用。

• hashtable（哈希表）：当集合类型无法满足intset的条件时，Redis会使用hashtable作为集合的内部实现。

下面用示例来说明：

（1）当元素个数较少且都为整数时，内部编码为intset：

127.0.0.1:6379> sadd setkey 2 3 4 5
(integer) 4
127.0.0.1:6379> object encoding setkey
"intset"

 

（2）当元素个数超过512个，内部编码变为hastable：

 127.0.0.1:6379>sadd setkey2 1 2 3 4 5 6 7...  511 512 513
OK
127.0.0.1:6379> object encoding setkey2
"hashtable"

 

（3）当某个元素不为整数时，内部编码也会变为hashtable：

127.0.0.1:6379> sadd setkey3 a b c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> object encoding setkey2
"hashtable"

 

 

5.有序集合的内部编码

有序集合类型的内部编码有两种

• ziplist（压缩列表）：当有序集合的元素个数小于zset-max-ziplist-entries配置（默认128个）

　　　　同时每个元素的值小于zset-max-ziplist-value配置（默认64个字节）时，Redis会用ziplist来作为有序集合的内部实现，ziplist可以有效减少内存使用。

• skiplist（跳跃表）：当ziplist条件不满足时，有序集合会使用skiplist作为内部实现，因为此时zip的读写效率会下降。

下面用示例来说明：

（1）当元素个数较少且每个元素较小时，内部编码为ziplist：

127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 a 60 b 30 c
(integer) 3
127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
"ziplist"

 

（2）当元素个数超过128个，内部编码变为skiplist：

...待输入...

 

（3）当某个元素大于64个字节时，内部编码也会变为skiplist：

127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 a 60 b 30 '闪烁的太阳已越过高傲的山峦，幽谷中的光点有若泡沫浮起。'
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
"skiplist"