Redis基于SDS、双端链表、字典、压缩列表、整数集合等数据结构创建了一个对象系统，这个系统包含字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象这五种类型的对象，每种对象都用到了至少一种上述数据结构。通过这五种不同类型的对象，Redis可以在执行命令之前，根据对象的类型来判断一个对象是否可以执行给定的命令。使用对象的另一个好处是，可以针对不同的使用场景，为对象设置多种不同的数据结构实现，从而优化对象在不同场景下的使用效率。
1.对象的结构
Redis使用对象来表示数据库中的键和值，每当新创建一个键值对时，至少会创建两个对象：键对象，总是一个字符串对象；值对象，可以是字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象、有序集合对象中的一种。Redis对象都由一个redisObject结构表示，结构如下：
typedef struct redisObject{
// 类型
unsigned type:4;
// 编码
unsigned encoding:4;
// 指向底层实现数据结构的指针
void *ptr;
// 引用计数
int refcount;
// 对象的空转时长
unsigned lru:22;
}robj;（1）类型type
对象的type属性记录了对象的类型，对一个数据库键执行TYPE命令时，命令返回的结果为数据库键对应的值对象的类型。type的属性值与TYPE命令的输出结果对应如下：
（2）编码encoding
encoding属性记录了对象使用了什么数据结构作为对象的底层实现，使用OBJECT ENCODING命令可以查看一个数据库键的值对象的编码。通过encoding属性来设定对象所使用的编码，而不是为特定类型的对象关联一种固定的编码，极大地提升了Redis的灵活性和效率，Redis可以根据不同的使用场景来为个对象设置不同的编码，从而优化对象在某一场景下的效率。
同一种类型在不同的场景下，有多种不同编码实现，对应如下：
（3）指针*ptr
指针*ptr指向值对象的指针。
（4）引用计数器refcount
refcount记录对象被引用的次数。
（5）空转时长lru
lru属性记录了对象最后一次被命令程序访问的时间，OBJECT IDLETIME命令可以打印出给定键的空转时长，这一空转时长就是通过将当前时间减去键的值对象的lru时间计算得出的。当访问某个键值对的时候，lru会被修改为最近一次被访问的时间。OBJECT IDLETIME命令的实现是特殊的，这个命令在访问键的值对象时，不会修改值对象的lru属性。
键的空转时长的作用：如果服务器打开了maxmemory选项，并且服务器用于回收内存的算法为volatile-lru或者allkeys-lru，那么当服务器占用的内存数超过了maxmemory选项所设置的上限值时，空转时长较高的那部分键会优先被服务器释放，从而回收内存。
2.类型检查与命令多态
（1）命令的类型
Redis中用于操作键的命令基本上可以分为两种类型：
一种命令可以对任何类型的键执行，比如说DEL命令、EXPIRE命令、RENAME命令、TYPE命令、OBJECT命令等。
另一种命令只能对特定类型的键执行，比如说：
- SET、GET、APPEND、STRLEN等命令只能对字符串键执行；
- HDEL、HSET、HGET、HLEN等命令只能对哈希键执行；
- RPUSH、LPOP、LINSERT、LEN等命令只能对列表键执行；
- SADD、SPOP、SINTER、SCARD等命令只能对集合键执行；
- ZADD、ZCARD、ZRANK、ZSCORE等命令只能对有序集合键执行
（2）类型检查的实现
为了确保只有指定类型的键可以执行某些特定的命令，在执行一个类型特定的命令之前，Redis会先检查输入键的类型是否正确，然后再决定是否执行给定的命令。类型特定命令所进行的类型检查是通过redisObject结构的type属性来实现的，在执行一个类型特定命令之前，服务器会先检查目标值对象是否为执行命令所需的类型，如果是的话，服务器就对键执行指定的命令；否则，服务器将拒绝执行命令，并向客户端返回一个类型错误。
Redis除了会根据值对象的类型来判断键是否能够执行指定命令之外，还会根据值对象的编码方式，选择正确的命令实现代码来执行命令。例如，列表对象有ziplist和linkedlist两种编码可用，其中前者使用压缩列表API来实现列表命令，而后者则使用双端链表API来实现列表命令。在对一个键执行LLEN命令，那么服务器除了要确保目标值对象是列表对象外，还需要根据值对象所使用的编码来选择正确的LLEN命令：
- 如果列表对象的编码为ziplist，程序将使用ziplistLen函数来返回列表的长度；
- 如果列表对象的编码为llinkedlist，程序将使用listLength函数来返回双端链表的长度；
可以将DEL、EXPIRE、TYPE等命令也称为多态命令，因为无论输入的键是什么类型，这些命令都可以正确地执行。DEL、EXPIRE等命令和LLEN等命令的区别在于，前者是基于类型的多态个命令可以同时用于处理多种不同类型的键，而后者是基于编码的多态—个命令可以同时用于处理多种不同编码。
3.引用计数的作用
（1）内存回收
C语言并不具备自动内存回收功能，Redis在自己的对象系统中构建了一个引用计数（reference counting）技术实现的内存回收机制，通过跟踪对象的引用计数信息，在适当的时候自动释放对象并进行内存回收，每个对象的引用计数信息由redisObject结构的 refcount属性记录。对象的引用计数信息会随着对象的使用状态而不断变化：
- 创建一个新对象时，refcount会被初始化为1；
- 对象被一个新程序使用时，refcount会被加一；
- 对象不再被一个程序使用时，refcount会被减一；
- **refcount==**0时，对象所占用的内存会被释放。
refcount相关API如下：
（2）对象共享
引用计数除了应用于内存回收之外，还能实现对象共享的作用，共享对象机制对于节约内存非常有帮助，数据库中保存的相同值对象越多，对象共享机制就能节约越多的内存。在Redis中，让多个键共享同一个值对象需要执行以下两个步骤：
- 将数据库键的值指针指向一个现有的值对象；
- 将被共享的值对象的引用计数增一。
Redis会在初始化服务器时，创建字符串对象，这些对象包含了从0到9999的所有整数值，当服务器需要用到值为0到9999的字符串对象时，服务器就会使用这些共享对象，而不是新创建对象。创建共享字符串对象的数量可以通过修改redis.h/REDIS SHARED INTEGERS常量来修改。
举个例子，如果我们创建一个值为100的键A，并使用OBJECT REFCOUNT命令查看键A的值对象的引用计数，我们会发现值对象的引用计数为2，引用这个值对象的两个程序分别是持有这个值对象的服务器程序，以及共享这个值对象的键A。
另外，这些共享对象不单单只有字符串键可以使用，那些在数据结构中嵌套了字符串对象的对象（linkedlist编码的列表对象、hashtable编码的哈希对象、hashtable编码的集合对象，以及zset编码的有序集合对象）都可以使用这些共享对象。
服务器在考虑是否设置为共享对象时，程序需要先检查共享对象和键的目标对象是否完全相同，只有在共享对象和目标对象完全相同的情况下，程序才会将共享对象用作键的值对象。共享对象的值越复杂，验证共享对象和目标对象是否相同所需的复杂度就会越高，消耗的CPU时间也会越多：
- 如果共享对象是保存整数值的字符串对象，那么验证操作的复杂度为O(1)；
- 如果共享对象是保存字符串值的字符串对象，那么验证操作的复杂度为O(N)；
- 如果共享对象是包含了多个值（或者对象的）对象，比如列表对象或者哈希对象，那么验证操作的复杂度将会是O(N^2)。
因此，尽管共享更复杂的对象可以节约更多的内存，但受到CPU时间的限制，Redis只对包含整数值的字符串对象进行共享。
4.容器型数据结构的通用规则
list/set/hash/zset这四种数据结构是容器型数据结构，它们共享下面两条通用规则：
（1）create if not exists
如果容器不存在，那就创建一个，再进行操作。比如，rpush操作刚开始是没有列表的，Redis就会自动创建一个，然后再 rpush 进去新元素。
（2）drop if no elements
如果容器里元素没有了，那么立即删除容器，释放内存。这意味着lpop 操作到最后一个元素，列表就消失了。
（3）过期时间
Redis所有的数据结构都可以设置过期时间，时间到了，Redis会自动删除相应的对象。需要注意的是过期是以对象为单位，比如一个hash结构的过期是整个hash对象的过期，而不是其中的某个子key。如果一个字符串已经设置了过期时间，然后调用了set方法修改了它，它的过期时间会消失。Redis的ttl命令以秒为单位返回key的剩余过期时间。
