在面试间里等候时,感觉这可真暖和呀,我那冰冷的出租屋还得盖两层被子才能睡着。正要把外套脱下来,我突然听到了门外的脚步声,随即门被打开,穿着干净满脸清秀的青年走了进来,一股男士香水的淡香扑面而来。

面试官:Redis中基本的数据类型有哪些?

我:Redis的基本数据类型有:字符串(string)、哈希(hash)、列表(list)、集合(set)、有序集合(zset)。

面试官:字符串类型的内部实现方式是什么?

我还沉浸在上一个问题的沾沾自喜中,顿时表情凝固了,手心开始冒出冷汗。“这个。。没有太深入了解”,我支支吾吾的说到。

面试官:回去等消息吧。

这句话说的干净利落,然后就没有然后了。失败是成功的妈妈,我不气馁,决定马上恶补一下。

类型和编码

首先,整明白什么是类型?什么是编码?在Redis中使用对象来表示内存中的键和值。每个对象由一个叫做redisObject结构体表示,其中有三个属性:类型(type)、编码(encoding)、指向具体数据的指针(ptr)。

我们通常说的字符串、哈希、列表、集合、有序集合都是redisObject中的类型,实际上针对每一个数据结构在Redis内部都有自己底层的多种内部编码实现,这样是为了在合适的场景选择合适的内部编码,以达到内存空间和处理效率的平衡,这可能就是中庸之道吧。

在面试中,经常被问到的内部实现方式、内部构造、内部原理,一般指的就是redisObject中的编码

字符串的编码

字符串类型的编码有如下三种:

  • int:8个字节的长整型。
  • embstr:小于等于44个字节的字符串。
  • raw:大于44个字节的字符串。

在3.2版本之后,embstr和raw变为了44字节为分界,之前是以39字节为分界。这里以较新版本为准。

为了验证和理解,我们使用object encoding命令查看一下内部编码。

整数类型效果如下:

127.0.0.1:6379> set one-more-num 1
OK
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-num
"int"

短字符串类型效果如下:

127.0.0.1:6379> set one-more-str 万猫学社
OK
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-str
"embstr"

长字符串类型效果如下:

127.0.0.1:6379> set one-more-str 万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社
OK
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-str
"raw"

当然,了解以上细节还没能完全“征服”面试官,我们需要更深入一些:)

简单动态字符串

在C语言中,字符串是以空字符表示结尾的字符数组。在Redis中没有直接使用C语言的字符串,而是定义了一个叫做简单动态字符串(Simple Dynamic String,SDS)的结构,并把其作为Redis默认的字符串表示。

简单动态字符串有三个属性:

  • len:记录buf字符数组中已使用的字节数量
  • free:记录buf字符数组中为使用的字节数量
  • buf[]:字符数组,用于保存字符串

为了理解,我们举个例子:

127.0.0.1:6379> set one-more-str OneMore
OK

那么,对应的简单动态字符串就是这样的:

万猫学社

其中,len为7,表示这个简单动态字符串中保存了一个7个字节的字符串;free为0,表示这个简单动态字符串没有分配未使用的空间;buf是一个字符数组,数组的前7个字节分别保存了O、n、e、M、o、r、e字符,最后一个字节是空字符\0

相对于C语言的字符串,简单动态字符串有什么好处呢?

  • 获取字符串长度的时间复杂度为O(1)。
  • 可以保存字节数组,支持安全的二进制数据存储。
  • 内部实现了内存空间的预分配机制,减少内存空间分配次数。
  • 内部实现了惰性删除机制,字符串缩减后内存不释放,做为预分配空间。
  • API是安全的,不会造成缓冲区溢出。

面试官你等着瞧吧,今天你对我爱答不理,明天我让你高攀不起,哈哈哈。。。

参考文献:
《Redis设计与实现》
《Redis开发与运维》
《Redis 深度历险:核心原理与应用实践》


竟然已经看到这里了,你我定是有缘人,留下你的点赞关注,他日必成大器。