承接上文深入redis源碼，了解數據結構設計思想

本地調試redis源碼

啟動redis源碼

mac下載C語言編譯器CLion，拉取redis源碼并導入CLion

編譯redis源碼并啟動

編譯成功之后，在src目錄中就會出現可執行文件

啟動redis-server

啟動成功

在set方法中打個斷點

redis的所有命令都在redisCommand里面定義，找到set命令，并找到對應的觸點函數setCommand

在setCommand函數中打個端點

通過redis-cli執行set命令，就可以斷點跟蹤了

看下編碼的過程

tryObjectEncoding

len是value的長度，長度小于等于20的話，才可以被轉換成整數。

為什么整數范圍最大是十進制數20？

在64位系統下C語言中的int還是占4字節，32位，與32位系統中沒有區別！

64位操作系統下，采用64位編譯器進行編譯處理時，發生變化的變量類型是long。

32位系統下，long占4字節，32位，與int相同。

64位系統下，long占8字節，64位，有符號數取值范圍是-9223372036854775808至9223372036854775807。

JAVA的long型整數最大值：9223372036854775807，即19位十進制數，64位二進制數，16位16進制數。

long占8個字節，64位二進制數，19位十進制數，算上符號的話就是20位十進制數。

如果value string可以轉換成long，然后將value值賦值給redisObject的ptr指針，強制把整型值轉換成指針類型，而不讓ptr存內存地址，這樣即節省了內存，還減少了一次內存io。

字符串編碼

短字符串編碼

短字符串（長度小于等于44）編碼是embstr

長字符串(長度大于44)編碼是raw

為什么是44?

要充分理解這個問題，需要先科普下cpu、地址總線、內存之間的關系：

• • 64位處理器比32位處理器速度更快

32位處理器一次性只能處理32位，也就是4個字節的數據，而64位處理器一次性能處理64位即8個字節的數據，64位處理器的處理速度比32位更快。

• • 64位處理器比32位能處理的地址范圍更大

除了運算能力之外，與32位處理器相比，64位處理器的優勢還體現在系統對內存的控制上。由于地址使用的是特殊的整數，而64位處理器的一個ALU（算術邏輯運行器）和寄存器可以處理更大的整數，也就是更大的地址。傳統的32位處理器的尋址空間最大為4GB，而64位處理器在理論上則可以達到1800萬個TB。

• • 地址總線

要存取數據或指令就要知道數據或指令存放的位置，地址寄存器存儲的就是cpu當前要存取的數據或指令的地址，該地址是由地址總線傳輸到地址寄存器上的

假設地址總線有n位，即共有n位二進制位來表示地址，那么最多可以表示2^n個地址，另外計算機以一個字節為尋址單位，所以cpu的尋址能力或者最大的尋址范圍是2^n個字節。綜上，地址總線的位數決定了cpu的尋址能力。

• • 數據總線的寬度與字長及cpu位數

字長指cpu同一時間內可以處理的二進制數的位數，數據總線傳輸的數據或指令的位數要與字長一致。否則，如果數據總線長度大于字長則一條數據或指令要分多次傳輸，則分開傳輸幾組數據也就沒有意義；如果數據總線寬度小于字長，則cpu的利用率降低，對資源是種浪費。另外如果字長是n位，一般稱cpu是n位的，所以說數據總線的寬度和字長及cpu的位數是一致的。

結合上面的問題，繼續分析：

64位系統緩存行（字長）大小是64字節即64位處理器一次性讀取64字節的緩存數據。基于緩存局部性原理，一次性要讀取的數據不足64字節，也會順便獲取相鄰的其他數據共64字節。

從內存中獲取到redisObject對象之后，根據ptr指向的內存空間獲取數據。

分析下這個redisObject對象占多少個字節：

type 4bit，encoding4bit，LRU_BITS占24bit即3字節，int類型的refcount占4字節，ptr指針類型占8字節，共16個字節,那么64字節的緩存行還剩48個字節的剩余空間，那么這48字節的緩存行空間存放什么呢？

存放redisObject ptr指針指向的內存空間的數據，即cpu一次性讀取的64字節的緩存行中包含redisObject對象以及該對象ptr指針所指向的內存空間的數據，以免再根據redisObject的ptr指針再去內存中獲取對應的數據，減少了一次內存io。

那48字節在哪個字符串類型的范圍內呢？

sdshdr8 對應的字符串范圍是32-64字節

c語言中的char類型占1個字節，java中的char類型占2個字節。

redis字符串為了兼容c語言函數庫在末尾加上的字符占1個字節。

uint8_t len 占一個字節，uint8_t alloc占一個字節，char flags占一個字節，占一個字節

所以sdshdr8數據結構需要4個字節的元數據

除去這4個字節，緩存行還有48-4=44個字節的剩余空間，如果字符串數據范圍小于等于44，把redisObject對象ptr指針所指向內存中的這個數據和redisObject對象放在一起即嵌入式字符串，在內存空間分配的時候，這兩部分數據是分配在一起的，這樣就可以直接適應緩存行的大小，這樣就減少了一次內存io。

List數據類型

• • LPUSH

從左邊開始往alist中放入元素

• • LPOP

從左邊獲取元素

依次是c、b、a

list如果沒有元素的話，對應的key也會被清除

• • RPUSH

從右邊放入元素

從左邊放入元素，從左邊拿出元素，則是棧的數據結構即a,b,c的數據放入，c、b、a順序的拿出，a最開始進，最后出，先進后出，

同一端，從這邊進，也從這邊出，這就是棧的數據結構。

一邊進，另外一邊出，是隊列的數據結構即右邊放a,b,c，左邊拿a,b,c，這是隊列的數據結構。

阻塞api

如果沒有元素就一直等待，直到有元素或者設置超時時間

LPOP從list中彈出元素之后就會從list中刪除，如果應用程序沒有正確處理的話，就會造成元素丟失的情況，BRPOPLPUSH就是為了應對這場場景，彈出元素之后，push到另外一個list中，做一個數據備份，防止數據丟失。

List數據類型底層設計

List是一個有序（按加入的時序排序）的數據結構，Redis采用quicklist（雙端鏈表）和ziplist作為List的底層實現。

可以通過設置每個ziplist的最大容量，quicklist的數據壓縮范圍，提升數據存取效率。

• • list-max-ziplist-size -2

單個ziplist節點最大能存儲8kb，超過則進行分裂，將數據存儲在新的ziplist節點中

• • list-compress-depth 1

0代表所有節點，都不進行壓縮，1代表從頭節點往后走一個，尾節點往前走一個不用壓縮，其他的全部壓縮，2，3，4...依次類推

雙端鏈表需要兩個指針：pre,next，而指針占8個字節的內存空間，所以存儲一個元素就至少占16個字節，如果元素比較多的情況下，內存開銷就會非常大，所以redis并沒有用quicklist 雙端鏈表，而是用更加緊湊的ziplist。