Redis 实战

35- Redis 实战 - 字符串对象

字符串对象的编码可以是 int 、 raw 或者 embstr 。

如果一个字符串对象保存的是整数值，并且这个整数值可以用 long 类型来表示，那么字符串对象会将整数值保存在字符串对象结构的 ptr属性里面（将 void* 转换成 long ），并将字符串对象的编码设置为 int 。

举个例子，如果我们执行以下 SET 命令，那么服务器将创建一个如图 8-1 所示的 int 编码的字符串对象作为 number 键的值：

redis> SET number 10086
OK

redis> OBJECT ENCODING number
"int"

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度大于 39 字节，那么字符串对象将使用一个简单动态字符串（SDS）来保存这个字符串值，并将对象的编码设置为 raw 。

举个例子，如果我们执行以下命令，那么服务器将创建一个如图 8-2 所示的 raw 编码的字符串对象作为 story 键的值：

redis> SET story "Long, long, long ago there lived a king ..."
OK

redis> STRLEN story
(integer) 43

redis> OBJECT ENCODING story
"raw"

如果字符串对象保存的是一个字符串值，并且这个字符串值的长度小于等于 39 字节，那么字符串对象将使用 embstr 编码的方式来保存这个字符串值。

embstr 编码是专门用于保存短字符串的一种优化编码方式，这种编码和 raw 编码一样，都使用 redisObject 结构和 sdshdr 结构来表示字符串对象，但 raw 编码会调用两次内存分配函数来分别创建 redisObject 结构和 sdshdr 结构，而 embstr 编码则通过调用一次内存分配函数来分配一块连续的空间，空间中依次包含 redisObject 和 sdshdr 两个结构，如图 8-3 所示。

embstr 编码的字符串对象在执行命令时，产生的效果和 raw 编码的字符串对象执行命令时产生的效果是相同的，但使用 embstr 编码的字符串对象来保存短字符串值有以下好处：

1、 embstr编码将创建字符串对象所需的内存分配次数从raw编码的两次降低为一次；
2、释放embstr编码的字符串对象只需要调用一次内存释放函数，而释放raw编码的字符串对象需要调用两次内存释放函数；
3、因为embstr编码的字符串对象的所有数据都保存在一块连续的内存里面，所以这种编码的字符串对象比起raw编码的字符串对象能够更好地利用缓存带来的优势；

作为例子，以下命令创建了一个 embstr 编码的字符串对象作为 msg 键的值，值对象的样子如图 8-4 所示：

redis> SET msg "hello"
OK

redis> OBJECT ENCODING msg
"embstr"

最后要说的是，可以用 long double 类型表示的浮点数在 Redis 中也是作为字符串值来保存的：如果我们要保存一个浮点数到字符串对象里面，那么程序会先将这个浮点数转换成字符串值，然后再保存起转换所得的字符串值。

举个例子，执行以下代码将创建一个包含 3.14 的字符串表示 "3.14" 的字符串对象：

redis> SET pi 3.14
OK

redis> OBJECT ENCODING pi
"embstr"

在有需要的时候，程序会将保存在字符串对象里面的字符串值转换回浮点数值，执行某些操作，然后再将执行操作所得的浮点数值转换回字符串值，并继续保存在字符串对象里面。

举个例子，如果我们执行以下代码的话：

redis> INCRBYFLOAT pi 2.0
"5.14"

redis> OBJECT ENCODING pi
"embstr"

那么程序首先会取出字符串对象里面保存的字符串值 "3.14" ，将它转换回浮点数值 3.14 ，然后把 3.14 和 2.0 相加得出的值 5.14 转换成字符串 "5.14" ，并将这个 "5.14" 保存到字符串对象里面。

表8-6 总结并列出了字符串对象保存各种不同类型的值所使用的编码方式。

表8-6 字符串对象保存各类型值的编码方式

值	编码
可以用 `long` 类型保存的整数。	`int`
可以用 `long double` 类型保存的浮点数。	`embstr` 或者 `raw`
字符串值，或者因为长度太大而没办法用 `long` 类型表示的整数，又或者因为长度太大而没办法用`long double` 类型表示的浮点数。	`embstr` 或者 `raw`

编码的转换

int 编码的字符串对象和 embstr 编码的字符串对象在条件满足的情况下，会被转换为 raw 编码的字符串对象。

对于int 编码的字符串对象来说，如果我们向对象执行了一些命令，使得这个对象保存的不再是整数值，而是一个字符串值，那么字符串对象的编码将从 int 变为 raw 。

在下面的示例中，我们通过 APPEND 命令，向一个保存整数值的字符串对象追加了一个字符串值，因为追加操作只能对字符串值执行，所以程序会先将之前保存的整数值 10086 转换为字符串值 "10086" ，然后再执行追加操作，操作的执行结果就是一个 raw 编码的、保存了字符串值的字符串对象：

redis> SET number 10086
OK

redis> OBJECT ENCODING number
"int"

redis> APPEND number " is a good number!"
(integer) 23

redis> GET number
"10086 is a good number!"

redis> OBJECT ENCODING number
"raw"

另外，因为 Redis 没有为 embstr 编码的字符串对象编写任何相应的修改程序（只有 int 编码的字符串对象和 raw 编码的字符串对象有这些程序），所以 embstr 编码的字符串对象实际上是只读的：当我们对 embstr 编码的字符串对象执行任何修改命令时，程序会先将对象的编码从 embstr 转换成 raw ，然后再执行修改命令；因为这个原因， embstr 编码的字符串对象在执行修改命令之后，总会变成一个 raw 编码的字符串对象。

以下代码展示了一个 embstr 编码的字符串对象在执行 APPEND 命令之后，对象的编码从 embstr 变为 raw 的例子：

redis> SET msg "hello world"
OK

redis> OBJECT ENCODING msg
"embstr"

redis> APPEND msg " again!"
(integer) 18

redis> OBJECT ENCODING msg
"raw"

字符串命令的实现

因为字符串键的值为字符串对象，所以用于字符串键的所有命令都是针对字符串对象来构建的，表 8-7 列举了其中一部分字符串命令，以及这些命令在不同编码的字符串对象下的实现方法。

表8-7 字符串命令的实现

命令	`int` 编码的实现方法	`embstr` 编码的实现方法	`raw` 编码的实现方法
SET	使用 `int` 编码保存值。	使用 `embstr` 编码保存值。	使用 `raw` 编码保存值。
GET	拷贝对象所保存的整数值，将这个拷贝转换成字符串值，然后向客户端返回这个字符串值。	直接向客户端返回字符串值。	直接向客户端返回字符串值。
APPEND	将对象转换成 `raw` 编码，然后按`raw` 编码的方式执行此操作。	将对象转换成 `raw` 编码，然后按`raw` 编码的方式执行此操作。	调用 `sdscatlen` 函数，将给定字符串追加到现有字符串的末尾。
INCRBYFLOAT	取出整数值并将其转换成 `longdouble` 类型的浮点数，对这个浮点数进行加法计算，然后将得出的浮点数结果保存起来。	取出字符串值并尝试将其转换成`long double` 类型的浮点数，对这个浮点数进行加法计算，然后将得出的浮点数结果保存起来。如果字符串值不能被转换成浮点数，那么向客户端返回一个错误。	取出字符串值并尝试将其转换成 `longdouble` 类型的浮点数，对这个浮点数进行加法计算，然后将得出的浮点数结果保存起来。如果字符串值不能被转换成浮点数，那么向客户端返回一个错误。
INCRBY	对整数值进行加法计算，得出的计算结果会作为整数被保存起来。	`embstr` 编码不能执行此命令，向客户端返回一个错误。	`raw` 编码不能执行此命令，向客户端返回一个错误。
DECRBY	对整数值进行减法计算，得出的计算结果会作为整数被保存起来。	`embstr` 编码不能执行此命令，向客户端返回一个错误。	`raw` 编码不能执行此命令，向客户端返回一个错误。
STRLEN	拷贝对象所保存的整数值，将这个拷贝转换成字符串值，计算并返回这个字符串值的长度。	调用 `sdslen` 函数，返回字符串的长度。	调用 `sdslen` 函数，返回字符串的长度。
SETRANGE	将对象转换成 `raw` 编码，然后按`raw` 编码的方式执行此命令。	将对象转换成 `raw` 编码，然后按`raw` 编码的方式执行此命令。	将字符串特定索引上的值设置为给定的字符。
GETRANGE	拷贝对象所保存的整数值，将这个拷贝转换成字符串值，然后取出并返回字符串指定索引上的字符。	直接取出并返回字符串指定索引上的字符。	直接取出并返回字符串指定索引上的字符。