Redis的五大数据类型的底层实现
redis是以键值对储存数据的,所以对象又分为对象喝键值对象即, 存储一个key-value键值对会创建两个对象，键对象和值对象。
对象可以是5大对象中的一种
- type属性存储的是对象的类型，也就是我们说的
string、list、hash、set、zset中的一种，可以使用命令 TYPE key 来查看。 - encoding属性记录了队形所使用的编码，即这个对象底层使用哪种数据结构实现。
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我们在存入key-value键值对时并不会对指定对象的encoding,而是Redis会根据不同的场景来为一个对设置不同的编码,可以达到节约内存,加快访问速度等目的
String字符串对象
字符串对象底层数据结构实现为简单动态字符串（SDS）和直接存储，但其编码方式可以是int、raw或者embstr，区别在于内存结构的不同
- int 字符串保存的是整数值，
正式可以用long类型来表示,那么其就会直接保存在redisObject的ptr属性里，并将编码设置为int - raw编码 字符串保存大于32字节的字符串值,
则使用简单动态字符串（SDS）结构，并将编码设置为raw，此时内存结构与SDS结构一致，内存分配次数为两次，创建redisObject对象和sdshdr结构 - embstr编码 字符串保存的小于等于32字节的字符串值
使用的也是简单的动态字符串（SDS结构）,但是内存结构做了优化,用于保存顿消的字符串,内存分配也只需要一次就可以完成,分配的一块连续的空间即可
- 在Redis中，存储long、double类型的浮点数是先转换为字符串再进行存储的。
- raw与embstr编码效果是相同的，不同在于内存分配与释放，raw两次，embstr一次。
- embstr内存块连续，能更好的利用缓存在来的优势
- int编码和embStr编码如果追加字符串等操作,满足条件转换为raw编码,embstr编码的对象是只读的，一旦修改会先转码到raw。
列表对象(list)
列表对象的编码可以是ziplist和linkedlist之一。
- ziplist编码
ziplist编码的哈希是底层实现是压缩列表,每个压缩列表节点保存了一个列元素
- linkedlist编码
linkedlist编码底层采用双端链表实现,每个双端链表节点都保存了一个字符串对象,在每个字符串对象内保存了一个列表元素
- 列表对象使用ziplist编码需要满足两个条件：一是所有字符串长度都小于64字节，二是元素数量小于512个，不满足任意一个都会使用linkedlist编码。
- 列表对象使用ziplist编码需要满足两个条件：一是所有字符串长度都小于64字节，二是元素数量小于512，不满足任意一个都会使用linkedlist编码。
哈希对象(hash)
哈希对象的编码可以是ziplist和hashtable之一。
- ziplist编码
ziplist编码的哈希对象底层实现是压缩列表,在ziplist编码的哈希对象中,key-value键值对是以紧密相连的方式放入压缩链表的，先把key放入表尾，再放入value；键值对总是向表尾添加。 - hashtable编码
hashtable编码的哈希对象底层实现是字典，哈希对象中的每个key-value对都使用一个字典键值对来保存。
字典键值对即是，字典的键和值都是字符串对象，字典的键保存key-value的key，字典的值保存key-value的value。
哈希对象编码转换：
- 哈希对象使用ziplist编码需要满足两个条件:1 所有键值对的键和值的字符串长度都小于64字节,2 是 键值对数量小于512个 不满足任意一个都是用hashtable编码
- 以上两个条件可以在Reids配置文件中修改hash-max-ziplist-value选项和hash-max-ziplist-entries选项。
集合对象(set)
集合对象的编码可以是intset和hashtable之一
- intset编码
intset编码的集合对象底层实现是整数集合，所有元素都保存在整数集合中。 - hashtable编码
hashtable编码的集合对象底层实现是字典，字典的每个键都是一个字符串对象，保存一个集合元素，不同的是字典的值都是NULL；可以参考java中的hashset结构。
集合对象编码转换
- 集合对象使用intset编码需要满足两个条件：一是所有元素都是整数值；二是元素个数小于等于512个；不满足任意一条都将使用hashtable编码
- 以上第二个条件可以在Redis配置文件中修改et-max-intset-entries选项。
有序集合对象(zset)
有序集合的编码可以是ziplist和skiplist之一
- zipList
ziplist编码的有序集合对象底层实现是压缩链表,其结构与哈希对象类似,不同的是两个紧密相连的压缩列表节点,第一个保存元素的成员 ,第二个保存元素的分值,而且分值小的靠近表头,大的靠近表尾 - skiplist编码
skiplist编码的有序集合对象底层实现是跳跃表和字典两种；
每个跳跃表节点都保存一个集合元素,并按分值从大到小排列,节点的object属性保存了元素的成员,score属性保存分值
字典的每个键值对保存一个集合元素,字典的键保存元素成员,字典的值保存分值
为何skiplist编码要同时使用跳跃表和字典实现？
- 跳跃表优点就是有序,但是查询分值复杂度为O(logn); 字典查询分值复杂度为O(1),但是无序,所以结合连个两个集合的优点进行实现
- 虽然采用两个结构但是集合的元素成员和分值是共享的,两个结构通过指针指向同一指针,不会浪费内存
有序集合编码转换：
- 有序集合对象使用ziplist编码需要满足两个条件：一是所有元素长度小于64字节；二是元素个数小于128个；不满足任意一条件将使用skiplist编码
- 以上两个条件可以在Redis配置文件中修改zset-max-ziplist-entries选项和zset-max-ziplist-value选项。
ziplist的最大的好处就是相比skiplist节约大量内存，但是在插入、删除、查询等操作上的时间复杂度与skiplist都是无法比拟的，当保存的数据比较少时，操作的时间自然可以接受，内存就是关键因素。
ziplist在Redis中主要用于Hash Table、List、Sorted Set数据类型小范围数据的存储，本文描述的ziplist的存储都是无序的，如何实现在Sorted Set中的有序存储待以后分析，无序变有序无疑又增加的时间复杂度。
总之，ziplist就是一种用时间换空间的策略。
总结
在redis中五大对象中,string对象是唯一个可以被其他四种数据对象作为内嵌对象的；
列表（list）、哈希（hash）、集合（set）、有序集合（zset）底层实现都用到了压缩列表结构，并且使用压缩列表结构的条件都是在元素个数比较少、字节长度较短的情况下；
四种数据对象使用压缩列表的优点
- 节约内存,减少内存开销,Redis是内存型数据库，所以一定情况下减少内存开销是非常有必要的。
- 减少内存碎片,压缩列表的内存块是连续的,并分配内存的次数一次即可
- 压缩列表的新增、删除、查找操作的平均时间复杂度是O(N)，在N再一定的范围内，这个时间几乎是可以忽略的，并且N的上限值是可以配置的。
- 四种数据对象都有两种编码结构，灵活性增加。
为什么 redis 实现有序集合不用红黑树或者平衡二叉树呢？
在实现方面，红黑树实现更加复杂，跳跃表实现比较简单，也更加直观，更加灵活。
跳表区间查找数据的效率更高一些。
红黑树/平衡二叉树这种树形结构，每次每隔两个节点建一个索引，而跳跃表可以多个节点，不限于两个节点。
跳跃表插入或删除操作只需要修改节点前后的指针，而不需要对多个节点都进行调整，而平衡二叉树则需要左旋或者右旋实现平衡。
从内存占用上来说，skiplist比平衡树更灵活一些。一般来说，平衡树每个节点包含2个指针（分别指向左右子树），而skiplist每个节点包含的指针数目平均为1/(1-p)，具体取决于参数p的大小。如果像Redis里的实现一样，取p=1/4，那么平均每个节点包含1.33个指针，比平衡树更有优势。