Redis 基础数据结构
Redis 是 Redis remote dictionary server 远程字典服务的缩写。
Redis 所有的数据结构都以唯一的key 作为名称，然后通过唯一的key 来获取value 数据，所以不同类型的数据结构的差异就在于value 的结构不一样。
0. redisObject
src/redis.h 中 redisObject 对象是redis 对内部存储的数据定义的抽象， 定义如下：
typedef struct redisObject { unsigned type:4; unsigned encoding:4; unsigned lru:LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */ int refcount; void *ptr; } robj;
type: 数据类型
encoding: 编码格式，也就是存储数据使用的数据结构。同一个类型的数据，redis 会根据数据量、内存等使用不同的编码，最大限度的节省内存。
lru: 24位， LRU时间戳或者LFU计数
refcount: 引用计数， 为了节约内存，redis 会在多处用同一个redisObject 对象
ptr: 指向实际的数据结构，如sds， 真正的数据存储在该数据结构中
redisObject 负责装载所有的键值。 ptr 指向真正的存储数据的结构，refcount、lru 等属性用于数据管理(数据共享、数据过期等)。
redis 定义了以下数据类型和编码：
1. String 类型
可以理解为一个字符数组，内部实现类似于ArrayList。 采用预分配冗余空间减少内存的频繁分配。 一般 capacity > length。 字符串最大长度是512MB.
Redis 为当前字符串分配的实际空间capacity 一般要高于实际字符串长度len。 当字符串长度小于1MB时，扩容是加倍现有的空间，超过1MB时每次多扩容1MB。
127.0.0.1:6379> set strkey strval
OK
127.0.0.1:6379> get strkey
"strval"
(1) 其sds 结构如下：
struct sdshdr8 { uint_8 len; // 已使用字节长度 uint_8 alloc; // 已申请字节长度。 alloc - len = 空闲空间 char buf[]; // 字符串内容。遵循c语言字符串的， 保存一个空字符作为buf 的结尾。并且不计入 len 和 alloc 属性 unsigned char flags; }
(2) 字符串一共有三种编码， redis 对数据进行编码的主要目的是最大幅度地节省内存。
OBJ_ENCODING_EMBSTR 长度小于等于44字节的字符串
OBJ_ENCODING_RAW 长度大于44字节的字符串
OBJ_ENCODING_INT 将数值型字符串转为整型， 可以大幅度减少使用的内存空间
(3) 测试：
127.0.0.1:6379> set num1 1 OK 127.0.0.1:6379> type num1 string 127.0.0.1:6379> object encoding num1 "int" 127.0.0.1:6379> set mytest "myvalue" OK 127.0.0.1:6379> type mytest string 127.0.0.1:6379> get mytest "myvalue" 127.0.0.1:6379> object encoding mytest "embstr"
2.list 列表
相当于java 的 LinkedList。 是双向链表而不是数组。
插入和删除非常快，时间复杂度为o(1)，但是索引定位非常慢，时间复杂度为O(n)。 而且列表中的每个元素都是双向链表，支持前向后向遍历。
当列表弹出了最后一个元素之后，该数据结构会被自动删除，内存会被回收。
右进左出： 队列
右进右出：栈(很少用作这种数据结构)
深入理解：快速列表。 list 不仅仅是一个简单的LinkedList，是可以称之为快速列表的结构。
在列表元素较少的情况下，会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，即压缩列表。它将所有的元素彼此紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。当元素较多的时候改成quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间会浪费空间，比如链表只是存一个int，但是pre、next 就需要两个额外的指针。所以redis 将 链表和ziplist组合在一起形成了quicklist， 也就是将多个ziplist 用双向指针串起来使用。
ziplist 是一个类似于数组的结构。
3. hash 字典
可以理解为java 的hashmap。 它是无序字典。内部结构也是基于数组+链表。碰撞之后变为链表结构。不同的是，Redis的字典的值只能是字符串，另外rehash 的方式不一样。
当hash移除了最后一个元素之后该数据结构会被自动删除，内存会被回收。
hash 也有缺点，hash 的存储消耗高于单个字符串。
编码格式有两种：dict、ziplist。
优先使用ziplist 存储，使用一个ziplist 存放键、后驱节点存放值，查找时需要遍历ziplist。使用该编码需要满足下列条件： 相关配置都在源码server.h 文件可以找到
(1)所有键值长度小于等于 server.hash_max_ziplist_value (64)
(2)所散列中键值对的数量小于 server.hash_max_ziplist_entries (512)
使用dict 存储时，字典的key、value 都是sds 类型。
测试如下：
127.0.0.1:6379> hset myhash key1 value1 (integer) 1 127.0.0.1:6379> keys myh* 1) "myhash" 127.0.0.1:6379> type myhash hash 127.0.0.1:6379> object encoding myhash "ziplist" 127.0.0.1:6379> hset myhash key1 value11111111111111111111111112sdfsdddddddddddfdsfsd (integer) 0 127.0.0.1:6379> object encoding myhash "ziplist" 127.0.0.1:6379> hset myhash key2 value11111111111111111111111112sdfsdddddddddddfdsfsdvdsvkdsfhdshfkdhsfkhdskhfhsdddddddddddddddddddddddddfskhdgdsffffffffffffffffffffffffffffffffggggggggggfsgfdsgddddddsfgdfsgfdsfgdsfgfdsgdfsgds (integer) 1 127.0.0.1:6379> object encoding myhash "hashtable" 127.0.0.1:6379> debug object myhash Value at:00007FA5D106AED0 refcount:1 encoding:hashtable serializedlength:150 lru:1141830 lru_seconds_idle:606
4. set 集合
相当于java 的hashset，它内部的键值对是无序的、唯一的。它的内部实现先当与一个特殊的字典，字典中的所有value 都是一个NULL。(Java 中所有的值都是一个Object 对象)
当集合中最后一个元素被移除之后，数据结构被自动删除，内存被回收。
典型场景: 保存中奖用户的用户ID，因为有去重功能，所以不会重复。
编码： 有两种编码格式
(1) dict， 字典类型。 key为值，value 为空。
(2)intset: 优先使用这个。 类似于一个int[] 结构， 且有条件：
集合中只存在整数型元素；集合元素数量小于等于server.set_max_intset_entries(512)
测试如下：
127.0.0.1:6379> sadd myset1 1 2 3 (integer) 3 127.0.0.1:6379> sadd myset2 whatisyou 1 2 (integer) 3 127.0.0.1:6379> debug object myset1 Value at:00007FA5D106AF20 refcount:1 encoding:intset serializedlength:15 lru:1143061 lru_seconds_idle:26 127.0.0.1:6379> debug object myset2 Value at:00007FA5D106AF40 refcount:1 encoding:hashtable serializedlength:15 lru:1143077 lru_seconds_idle:17 127.0.0.1:6379> smembers myset1 1) "1" 2) "2" 3) "3" 127.0.0.1:6379> smembers myset2 1) "2" 2) "1" 3) "whatisyou"
5. zset 有序列表 - 类似于数组和链表的合体
它类似于java 的 SortedSet 和 HashMap的结合体。一方面它是set保证内部value 的唯一性，另一方面它可以为每个value 赋予一个score代表这个value 的排序权重。
zset 中的最后一个value被移除后也会被内存回收。
典型场景： 保存用户的分数，value 是学生姓名，score 是学生分数
zset 内部是通过跳跃列表的数据结构实现的。跳跃列表类是一种层级结构，最下面一层所有的元素都会串起来。然后每隔几个元素挑处一个代表，再将这几个代表使用另外一级指针串起来。形成金字塔结构。
跳表是一个多层级的链表结构。跳表特点：
(1)上层链表是下层链表的子集
(2)头节点层数不小于其他节点的层数
(3)每个节点(除了头节点)都有一个随机的层数。
编码：
(1)ziplist, 优先使用这个，且有条件：
有序集合元素数量小于等于server.zset_max_ziplist_entries (128)
有序集合所有元素的长度都小于等于server.zset_max_ziplist_value (64)
(2)skiplist: 跳表结构
测试如下：
127.0.0.1:6379> zadd zset1 1 test1 2 test2 (integer) 2 127.0.0.1:6379> zadd zset2 1 test1 2 ljkdsfsdddddddddddddddddddddddddddddddddddddfsgdfdfhdgdffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffdgdjlkjkjkkkkkkkkkkkjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj (integer) 2 127.0.0.1:6379> debug object zset1 Value at:00007FA5D106AF70 refcount:1 encoding:ziplist serializedlength:30 lru:1144067 lru_seconds_idle:38 127.0.0.1:6379> debug object zset2 Value at:00007FA5D106AF90 refcount:1 encoding:skiplist serializedlength:62 lru:1144099 lru_seconds_idle:13 127.0.0.1:6379> zrange zset1 0 -1 WITHSCORES 1) "test1" 2) "1" 3) "test2" 4) "2" 127.0.0.1:6379> zrange zset2 0 -1 WITHSCORES 1) "test1" 2) "1" 3) "ljkdsfsdddddddddddddddddddddddddddddddddddddfsgdfdfhdgdffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffdgdjlkjkjkkkkkkkkkkkjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj" 4) "2" 127.0.0.1:6379>
容器数据结构通用规则：(list、set、zset、hash 是容器数据结构)
1. create if not exists: 如果容器不存在就创建一个
2. drop if no elements： 没有元素则删除后释放内存
关于过期时间：
redis 的所有数据结构都可以设置过期时间，注意hash 的过期时间是整个hash，不是某个key。 而且字符串用set 方法修改后相当于新开对象，过期时间为-1(永久)。
补充：debug 进行测试
127.0.0.1:6379> set mykey myvalue OK 127.0.0.1:6379> debug object mykey Value at:00007FD84A412FE0 refcount:2 encoding:embstr serializedlength:8 lru:1127617 lru_seconds_idle:7 127.0.0.1:6379> lpush mylist 11 22 33 (integer) 3 127.0.0.1:6379> hset myhash key1 value1 (integer) 1 127.0.0.1:6379> sadd myset 11 22 (integer) 2 127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 key1 2 key2 (integer) 2 127.0.0.1:6379> debug object myhash Value at:00007FD84A46AED0 refcount:1 encoding:ziplist serializedlength:26 lru:1127883 lru_seconds_idle:68 127.0.0.1:6379> debug object mylist Value at:00007FD84A46AEB0 refcount:1 encoding:quicklist serializedlength:21 lru:1127845 lru_seconds_idle:122 ql_nodes:1 ql_avg_node:3.00 ql_ziplist_max:-2 ql_compressed:0 ql_uncompressed_size:19 127.0.0.1:6379> debug object myset Value at:00007FD84A46AEC0 refcount:1 encoding:intset serializedlength:13 lru:1127917 lru_seconds_idle:59 127.0.0.1:6379> debug object myzset Value at:00007FD84A46AF10 refcount:1 encoding:ziplist serializedlength:28 lru:1127941 lru_seconds_idle:48
补充 ：redis object 查看数据信息， 可以查看空闲时间(距离上次访问结束时间)、访问次数、引用次数
xxx> object help 1) OBJECT <subcommand> arg arg ... arg. Subcommands are: 2) ENCODING <key> -- Return the kind of internal representation used in order to store the value associated with a key. 3) FREQ <key> -- Return the access frequency index of the key. The returned integer is proportional to the logarithm of the recent access frequency of the key. 4) IDLETIME <key> -- Return the idle time of the key, that is the approximated number of seconds elapsed since the last access to the key. 5) REFCOUNT <key> -- Return the number of references of the value associated with the specified key.
