redisObject结构体详解

redisObject通过统一的结构管理多种数据类型，并在底层根据数据特征动态选择最合适的编码方式，力求在性能与内存效率之间找到最佳平衡。

redisObject 结构体详解

redisObject 结构体（robj）定义如下（以 Redis 6.2.6 为例）：

#define LRU_BITS 24
typedef struct redisObject {
    unsigned type:4;        // 对象类型
    unsigned encoding:4;    // 编码方式
    unsigned lru:LRU_BITS;  // 用于LRU或LFU信息
    int refcount;           // 引用计数
    void *ptr;              // 指向底层实现的数据结构的指针
} robj;

字段名	作用	备注
`type`	标识对象的数据类型	例如 `OBJ_STRING`, `OBJ_LIST`, `OBJ_SET`, `OBJ_ZSET`, `OBJ_HASH`
`encoding`	标识对象底层使用的编码（即具体数据结构）	例如 `OBJ_ENCODING_INT`, `OBJ_ENCODING_EMBSTR`, `OBJ_ENCODING_RAW`, `OBJ_ENCODING_HT`
`lru`	记录对象最近一次被访问的时间或访问频率	用于内存淘汰策略（LRU 或 LFU）
`refcount`	引用计数，用于内存回收和对象共享	为 0 时对象会被回收
`ptr`	指向实际数据的指针	对于 `OBJ_ENCODING_INT` 编码的字符串对象，`ptr` 直接存储整数值（而非指针）

类型 (type) 与编码 (encoding)

Redis 的数据类型 (type) 和其底层编码 (encoding) 是多对多的关系。这意味着同一种数据类型，在不同条件下会使用不同的底层数据结构实现。

下表概述了五种基本数据类型及其可能的编码方式：

数据类型 (type)	编码 (encoding)	底层数据结构	应用条件（可通过配置调整）
String	`OBJ_ENCODING_INT`	long 类型整数	字符串值可表示为 long 类型整数
	`OBJ_ENCODING_EMBSTR`	embstr 编码的 SDS	字符串长度 ≤ 44 字节
	`OBJ_ENCODING_RAW`	简单动态字符串 (SDS)	字符串长度 > 44 字节
List	`OBJ_ENCODING_QUICKLIST`	快速列表 (quicklist)	Redis 3.2 之后列表的默认实现
Hash	`OBJ_ENCODING_ZIPLIST`	压缩列表 (ziplist)	所有键和值的字符串长度均小于 `hash-max-ziplist-value`，且键值对数量小于 `hash-max-ziplist-entries`
	`OBJ_ENCODING_HT`	字典 (dict)	不满足 ziplist 条件时
Set	`OBJ_ENCODING_INTSET`	整数集合 (intset)	所有元素都是整数，且元素数量小于 `set-max-intset-entries`
	`OBJ_ENCODING_HT`	字典 (dict)	不满足 intset 条件时
ZSet	`OBJ_ENCODING_ZIPLIST`	压缩列表 (ziplist)	元素数量小于 `zset-max-ziplist-entries`，且每个元素的字符串长度均小于 `zset-max-ziplist-value`
	`OBJ_ENCODING_SKIPLIST`	跳跃表和字典 (dict)	不满足 ziplist 条件时

这种 “对象类型-编码” 的设计让 Redis 能根据数据规模和特性，智能选择最节省内存或最高效访问的底层结构，并在条件变化时自动转换编码。

Redis 如何利用 redisObject

redisObject 结构中的字段共同支撑了 Redis 的核心功能。

1. 类型检查与多态命令

类型检查：执行命令前，Redis 会检查 redisObject 的 type 属性。例如执行 LLEN 时，会检查操作的对象类型是否为 OBJ_LIST，否则返回类型错误。
多态命令：许多命令的实现会根据 encoding 属性选择不同的处理函数。例如 LLEN 命令，无论是 quicklist 还是旧的 ziplist 编码的列表，都能正确返回长度，体现了基于编码的多态。

2. 内存回收与共享对象

内存回收 (refcount)：Redis 通过 refcount 实现引用计数垃圾回收。创建对象时 refcount 初始化为 1；被新程序使用时增一；不再使用时减一；当 refcount 为 0 时，回收对象占用的内存。
共享对象 (refcount)：为节省内存，Redis 在初始化时会创建 0 到 9999 的整数字符串对象池。当多个键需要存储相同的整数值时，会指向这个共享对象，并增加其 refcount。

注意：Redis 目前主要共享整数字符串对象，因为整数的比较操作时间复杂度是 O(1)。对于普通字符串，比较操作是 O(n)，且重复可能性相对较低，使用共享对象可能得不偿失。

3. 空转时长与内存淘汰

lru 字段记录了对象最近一次被访问的时间（或 LFU 的访问频率信息）。通过 OBJECT IDLETIME key 命令可以查看对象的空转时长（不更新 lru 字段）。
当 Redis 内存使用达到 maxmemory 限制，且淘汰策略设置为 volatile-lru 或 allkeys-lru 时，会优先淘汰 lru 值最大（即最久未访问）的对象。

字符串对象创建示例

字符串对象的创建过程很好地体现了 Redis 的优化策略：

#define OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT 44
robj *createStringObject(const char *ptr, size_t len) {
    if (len <= OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT) // 长度≤44字节
        return createEmbeddedStringObject(ptr, len); // 使用embstr编码
    else
        return createRawStringObject(ptr, len);      // 使用raw编码
}

OBJ_ENCODING_INT：若字符串表示的是整数，且值在 0 到 9999 之间，会直接使用共享对象。否则，ptr 字段会直接存储该整数值（void * 强制转换）。
OBJ_ENCODING_EMBSTR：对于短字符串（≤44字节），redisObject 和 sdshdr 结构体会被分配在一块连续的内存中，减少内存分配次数，提高缓存局部性。
OBJ_ENCODING_RAW：对于长字符串（>44字节），redisObject 和 sdshdr 是两次分配的不连续内存。

总结

redisObject 是 Redis 强大性能背后的无名英雄。它通过：

统一管理：用单一结构体统一表示多种数据类型。
灵活编码：根据数据特征动态选择最优底层结构，平衡内存与性能。
透明转换：在数据变化时自动进行编码转换，对用户无感。
高效内存管理：借助引用计数实现内存回收和有限的对象共享。
支持淘汰策略：记录访问信息以支持 LRU/LFU 等内存淘汰策略。

理解 redisObject，能帮你更深入地洞察 Redis 的内部运作机制，知其然也更知其所以然。