10- Redis 键值对数据库是怎么实现的？

在开始将数据结构之前，先给介绍下 Redis 是怎样实现键值对（key-value）数据库的。

Redis 的键值对中的 key 就是字符串对象，而 value 可以是字符串对象，也可以是集合数据类型的对象，比如 List 对象，Hash 对象、Set 对象和 Zset 对象。

比如说：

> SET name "a"
OK
​
> HSET person name "a" age 18
​
>RPUSH stu "a" "b"
(integer) 4

这些命令代表着：

• 第一条命令：name 是一个字符串键，因为键的值是一个字符串对象。

• 第二条命令：person 是一个哈希表键，因为键的值是一个包含两个键值对的哈希表对象。

• 第三条命令：stu 是一个列表键，因为键的值是一个包含两个元素的列表对象。

  这些键值对是如何保存在 Redis 中的呢？

  Redis 是使用了一个【哈希表】保存所有键值对，哈希表的最大好处就是让我们可以用 O(1) 的时间复杂度来快速查找键值对。哈希表其实就是一个数组，数组中的元素叫做哈希桶。

  Redis 的哈希桶是怎么保存键值对数据的呢？

  哈希桶存放的是指向键值对数据的指针（dictEntry*），这样通过指针就能找到键值对数据，然后因为键值对的值可以保存字符串对象和集合数据类型的对象，所以键值对的数据结构并不是直接保存值本身，而是保存了 void * key 和 void * value 指针，分别指向了实际的键对象和值对象，这样一来，即使值是集合数据，也可以通过 void * value 指针找到。

  

  这里大概说下图中涉及到的数据结构的名字和用途：

  • redisDb 结构，表示 Redis 数据库的结构，结构体里存放了指向了 dict 结构的指针；

  • dict 结构，结构体里存放了 2 个哈希表，正常情况下都是用【哈希表1】，【哈希表2】只有在 rehash 的时候才用，具体什么是 rehash，会在哈希表数据结构中说明；

  • dicttht 结构，表示哈希表的结构，结构里存放了哈希表数组，数组中的每个元素都是指向一个哈希表节点结构（dictEntry）的指针；

  • dictEntry 结构，表示哈希表节点的结构，结构里存放了 void * key 和 void * value 指针，key 指向的是 String 对象，而 value 则可以指向 String 对象，也可以指向集合类型的对象，比如 List 对象、Hash 对象、Set 对象和 Zset 对象。

    特别说明下，void * key 和 void * value 指针指向的是 Redis 对象，Redis 中的每个对象都由 redisObject 结构表示，如下：

    

    对象结构里包含的成员变量：

    • type：标识该对象是什么类型的对象（String 对象、List 对象、Hash 对象、Set 对象和 Zset 对象）；

    • encoding：标识该对象使用了哪种底层的数据结构；

    • ptr，指向底层数据结构的指针。

      Redis 对象和数据结构的关系如下：