Redis常见对象有8种：

• 字符串对象 -string
• 列表对象 - list
• 哈希对象-hash
• 集合对象-set
• 有序集合对象-zset
• Bitmap
• Geo
• Hyperloglog

0、Redis对象介绍

Redis中的键值都是用对象表示的，新建键值时，每次都会至少创建两个对象：键对象、值对象。

Redis中的对象redisObject定义如下：

typedef struct redisObject {
    unsigned type:4; // 对象类型， string、list、hash、set、zset
    unsigned encoding:4; //  编码方式
    unsigned lru:LRU_BITS; 
    int refcount; //引用次数
    void *ptr; // 数据指针
} robj;

• 类型type：使用TYPE key，会分别输出： string、list、hash、set、zset，对应5种类型的对象。
• encoding：有字符串(int、embstr、raw)、字典(hashtable)、双端链表(linkedlist)、压缩列表(ziplist)、整数集合(intset)、跳跃表和字典(skiplist)。

一、字符串对象(stirng)

字符串对象的编码可以是int、raw、embstr 3种。

1、int：当字符串对象保存整数值时，使用int编码方式，值会保存到ptr属性中(省去了ptr指针占用的空间)：

2、raw：当字符串对象保存字符串值，且字符串 > 39字节，使用SDS简单动态字符串来保存，编码方式为raw：

3、embstr：用于保存短字符串（<=39字节）。

与raw编码区别：raw编码会调用两次内存分配函数创建redisObject和sds。embstr只需要调用一次内存分配函数来分配一块连续的空间（减少内存碎片）。

常用操作命令:

set key value
get key
mset key1 value1 keys2 value2
mget key1 key2...
incrby key integer ：将key的值 + integer值
dncrby key integer ：将key的值 - integer值  

二、列表对象（list）

列表对象编码是 ziplist 或 linkedlist。

当列表对象保存的是字符串元素，且：

• 字符串长度 < 64字节
• 字符串个数 < 512个

两者必须满足才会使用ziplist，否则用linkedlist。

1、ziplist (压缩列表)

RPUSH numbers 1 "three" 5

2、linkedlist (双端链表)

list对象常用命令：

l - left  r - right
lpush key value1 [value2]
rpush key value1 [value2]

三、哈希对象（hash）

哈希对象编码可以是 ziplist 或 hashtable。

当哈希对象保存的键值对 键值字符串长度均 < 64字节；键值对个数都小于 < 512个，使用ziplist；否则会使用hashtable。

1、ziplist

使用压缩列表保存哈希对象时，先保存键对象，再保存值对象。新添加的元素放到表尾。

如 集合key为player，集合value中的key、value可以是 basketball - James; baskterball - Jordan; football - belly

即：hset player baskterball James

​ hset player baskterball Jordan

	hset player football  belly

=> hset key k v

2、hashtable

键值都是用字符串对象进行保存：

常用命令：

存储：hset book name "Java"
			hset book price "100"
获取：hget book name ==> Java
     hget book price ==> 100

四、集合对象（set）

集合对象编码使用intset 和 hashtable。

当集合对象保存的元素都是整数值 && 元素个数不超过512个时采用intset，否则使用hashtable。

1、intset：都是存储整数时，使用该编码方式；

2、hashtable：只使用字典键保存，每个键都是字符串对象，值设置为null。

常用命令：

sadd numbers 1 2 3
获取集合所有元素：smembers numbers
删除元素：srem numbers 2
获取集合个数：scard numbers 

五、有序集合对象（zset）

有序集合编码使用ziplist和 skiplist。

元素个数< 128 && 长度小于64字节时，使用skiplist编码。

1、ziplist

压缩列表将元素值和分数一起保存。压缩列表中的元素按分值从小到大排序，分值较小的元素放在靠近表头的位置。

如：zadd price 8.5 apple 7.2 banana 2 cherry，key为price, value为[8.5-apple]、[7.2-banana]、[2-chery]。

2、skiplist

zset同时使用 字典+跳跃表的方式实现有序集合：zsl + dict。

（1）zsl：跳跃表节点object属性保存元素，score保存分值。通过跳跃表可以对有序集合进行范围查询,便于范围查找。

（2）dict：保存了对象 与 分值的映射，目的：便于查找，查找O(1)

注：为什么有序集合同时使用跳跃表和字典？

=》 如果只使用zsl，在查找某个成员时时间复杂度会从O(1)变为O(logn)。如果只使用dict，在进行范围查找时，需要先遍历所有元素分值排序，最好时间复杂度是O(nlogn)，同时需要额外的空间复杂度O(k)进行保存。

特殊对象类型

• BitMap
• Geo
• HyperLogLog

1、BitMap - 省空间、适用于2值状态统计，即0或1统计如签到，要么签了，要么没签到

位图不是一个真实的数据类型，而是定义在字符串类型上的面向位的操作的集合。由于字符串类型是二进制安全的二进制大对象，并且最大长度是 512MB，适合于设置 2^32个不同的位。

位图操作是用来操作比特位的，其优点是节省内存空间。为什么可以节省内存空间呢？假如我们需要存储100万个用户的登录状态，使用位图的话最少只需要100万个比特位（比特位1表示登录，比特位0表示未登录）就可以存储了，而如果以字符串的形式存储，比如说以userId为key，是否登录（字符串“1”表示登录，字符串“0”表示未登录）为value进行存储的话，就需要存储100万个字符串了，相比之下使用位图存储占用的空间要小得多，这就是位图存储的优势。

BitMap底层通过对字符串的操作来实现。String 类型是会保存为二进制的字节数组，所以，Redis 就把字节数组的每个 bit 位利用起来，用来表示一个元素的二值状态。你可以把 Bitmap 看作是一个 bit 数组。

语法：SETBIT key offset value

比如统计某用户一年打卡的天数。key为该用户id，value为365位的Bitmap，每一个bit对应该用户当天的签到情况，1-代表已签到，11000011代表用户号，0 1 2…360代偏移量，分别代表第1、2、3、360天。

比如第一天：setbit user:sign:11000011:2020 0 1

第2天：setbit user:sign:11000011:2020 1 1,

第3天：setbit,

最后统计该用户一年的打卡次数：

BITCOUNT uid:sign:11000011:2020

再比如，统计1亿个用户10月份的签到情况。key为每一天的日期，31个key；value为1亿位的Bitmap，1代表已签到。

10.01：

// 3个用户在10月1号的签到状态
setbit user:sign:20201001 user01  1
setbit user:sign:20201001 user02  0
setbit user:sign:20201001 user03  1

10.02:

// 3个用户在10月2号的签到状态
setbit user:sign:20201002 user01  1
setbit user:sign:20201002 user02  0
setbit user:sign:20201003 user03  1

统计对31个Bitmap进行与操作，得到最后的Bitmap，通过bitcount获取结果。

BITCOUNT uid:sign:20201001 
+
BITCOUNT uid:sign:20201002
+
BITCOUNT uid:sign:20201003

1个1亿为的Bitmap占用的内存为：10^8 bit = 10 ^8 / 8 = 1.25 * 10^7 字节 = 1.2207 * 10^4 KB = 12 MB

https://mp.weixin.qq.com/s?spm=a2c6h.12873639.0.0.5c245c15Ac1CVJ&__biz=MzAxNjM2MTk0Ng==&mid=2247484427&idx=1&sn=cb810acc286b9f85796ef4dc35587309&chksm=9bf4b4beac833da86eff09b2f68195930e5fd1c374448c7b22b16725a4ec717dacac63ba1da7&scene=21#wechat_redirect - 如何优雅地使用Redis之位图操作

2、HyperLogLog

HyperLogLog 是一种用于统计基数的数据集合类型，它的最大优势就在于，当集合元素数量非常多时，它计算基数所需的空间总是固定的，而且还很小。

在 Redis 中，每个 HyperLogLog 只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个元素的基数。你看，和元素越多就越耗费内存的 Set 和 Hash 类型相比，HyperLogLog 就非常节省空间。

比如我们统计一个网页页面访问人数，可以使用Set类型去重统计。但是随着元素越多占用的内存就越大，可以使用HyperLogLog进行统计：

PFADD page1:uv user1 user2 user3 user4 user5，查询：PFCOUNT page1:uv

实现原理：HyperLogLog算法、https://blog.csdn.net/u011489043/article/details/78727128

大概思想是：统计一组数据中不重复元素的个数，集合中每个元素经过hash函数后可以表示成0和1构成的二进制数字串。二进制串中0和1出现的次数就有点像抛硬币实现，通过局部不同的数组估算整体。会有误差，在0.8左右。

3、Geo

Geo底层基于Sorted Set实现，GEO 类型是把经纬度所在的区间编码作为 Sorted Set 中元素的权重分数。

如何编码？

采用GeoHash，即”二分区间，区间编码“的方法，对一组经纬度分别对经度和纬度编码，最终合成一个最终编码。

对经纬度区间不断二分，落在左区间的设置为0，落在右区间的设置为1.

最终编码的规则是：最终编码值的偶数位上依次是经度的编码值，奇数位上依次是纬度的编码值，其中，偶数位从 0 开始，奇数位从 1 开始。

1110011101。

总结、几种对象使用的数据结构

几种对象应用场景

1. string：最常见的一种数据类型，普通的KV存储。

   比如存放用户信息，key为用户id，value可以json格式存储：set userid {“name”:“aaa”,“age”:“123”}

   唯一id生成：先初始化：set uniqueid 1，每次获取都执行incr uniqueid返回递增后的id值，单线程处理不用考 虑并发；

2. list：

   重试队列，通过list添加任务；执行任务时不断查询list有无待执行任务。

3. set：

   主要是去重。一些需要去重的场景可以使用set，比如统计、过滤功能。小数据量的统计可以使用set。

4. zset：

   排行榜。如电影排行榜：zadd movie_rank_board 1 功夫 2 逃学威龙 3 大话西游

5. hash：

   秒杀场景下，不同商家的的不同商品限购xx件。可以采用 商家id作为key；参与抢购的商品id作为field，对应抢购数量作为value存储。如: hmset 781287 product-001 100 product-002 50, 抢购时，执行扣减操作：

内存回收

Redis在对象上加上引用计数器实现内存回收机制：

• 创建一个对象时，引用计数器refCount = 1；
• 当对象被引用时，refCount++；
• 使用完了之后，refCount–；
• refCount = 0时会被释放。

值对象共享- 只针对整数值的对象字符串才会进行对象共享

当键A创建一个整数值100的字符串对象作为值对象时， A <===> 100；键B也需要创建一个值100的字符串对象作为值对象时，Redis会将键A、B指向同一个字符串对象100，同时100这个字符串对象的refCount++ （=3，初始为1，被服务器引用）。

注：为什么不共享字符串数组的对象？

==》 Redis想要将一个共享对象设置为某个键的值对象时，需要检查这个共享对象是否是想要的。

因此这个共享对象保存的值不能太复杂，否则在验证的时候时间复杂度会过高。目前Redis只对包含整数值的字符串对象进行共享，验证时间复杂度是O(1)。

参考：

《Redis设计与实现》

《Redis核心技术与实战 》