深入分析Redis源码

一、Redis简介

Redis是一个开源的内存数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存、消息队列等。Redis支持多种数据类型，包括字符串、哈希、列表、集合等。Redis基于C语言进行编写，运行速度非常快，并且具有很高的可靠性和可扩展性。

二、Redis结构体

Redis代码的核心部分是由各种结构体实现的。每个结构体都有对应的属性和方法，在Redis对外提供各种功能。下面是一个展示Redis结构体的例子：

typedef struct redisObject {

    unsigned type:4;

    unsigned encoding:4;

    unsigned lru:LRU_BITS; 

    int refcount;

    void *ptr;

} robj;

这是Redis中最基本的数据结构体，robj。其中，type和encoding属性指定了对象的数据类型和编码类型，lru属性则用于记录对象最后一次被使用的时间戳，refcount属性记录当前对象已被引用的次数，ptr属性则指向对象实际的数据。

三、Redis数据类型

Redis支持多种数据类型，以下是Redis支持的五种主要数据类型：

1.字符串类型

Redis的字符串数据类型是最简单也是最常用的数据类型。字符串类型可以存储任意长度的文本，也可以保存二进制数据。以下是Redis中字符串类型的定义：

typedef struct redisObject {

    // ...

    char *ptr;

    size_t len;

} robj;

其中，ptr指向字符串的实际数据，len则记录字符串的长度。

2.哈希类型

Redis的哈希数据类型是一种无序的键值对存储类型。在Redis中，哈希类型可以用来存储对象属性、用户信息等。以下是Redis中哈希类型的定义：

typedef struct redisObject {

    // ...

    dict *ptr;

} robj;

其中，ptr指向哈希表实际的数据结构dict。

3.列表类型

Redis的列表数据类型是一个由字符串组成的序列。列表类型可以用来实现队列、栈、消息队列等功能。以下是Redis中列表类型的定义：

typedef struct redisObject {

    // ...

    list *ptr;

} robj;

其中，ptr指向链表实际的数据结构list。

4.集合类型

Redis的集合数据类型是一个无序的、不重复的字符串集合。集合类型可以用于存储一些无序、不重复的数据。以下是Redis中集合类型的定义：

typedef struct redisObject {

    // ...

    int encoding;

    void *ptr;

} robj;

其中，ptr指向实际的集合实现数据结构。

5.有序集合类型

Redis的有序集合数据类型是一个字符串集合，每个字符串都有一个分数，用于排序。有序集合类型可以用于实现排行榜、统计结果等功能。以下是Redis中有序集合类型的定义：

typedef struct redisObject {

    // ...

    int encoding;

    void *ptr;

} robj;

其中，ptr指向实际的有序集合实现数据结构。

四、Redis数据库

Redis中的数据存储在数据库中。Redis默认有16个数据库，用户可以通过选择对应的数据库来进行数据操作。以下是Redis中数据库的定义：

typedef struct redisDb {

    dict *dict;

    dict *expires;

    dict *blocking_keys;

    dict *ready_keys;

    dict *watched_keys;

    int id;

    long long avg_ttl;

} redisDb;

其中，dict用于存储键值对，expires用于存储过期键值对，blocking_keys、ready_keys、watched_keys则用于处理阻塞操作和事务操作。id字段表示当前数据库的编号，avg_ttl表示当前数据库中所有键的平均生存时间。

五、Redis命令

Redis支持多种命令，用于对数据库进行读写操作。以下是Redis中一些常见命令的示例：

1.SET

SET命令用于将键值对存储到Redis数据库中。以下是SET命令的实现代码：

void setCommand(client *c) {

    robj *o;

    c->argv[2] = tryObjectEncoding(c->argv[2]);

    o = lookupKeyWrite(c->db,c->argv[1]);

    if (o == NULL) {

        o = createStringObject("",0);

        dbAdd(c->db,c->argv[1],o);

    } else {

        if (o->type != REDIS_STRING) {

            addReply(c,shared.wrongtypeerr);

            return;

        }

    }

    o->ptr = c->argv[2]->ptr;

    o->encoding = c->argv[2]->encoding;

    signalModifiedKey(c->db,c->argv[1]);

    server.dirty++;

    addReply(c,shared.ok);

}

以上代码中，首先将键值对存储到Redis数据库中，然后更新数据库中对应键的值，最后返回操作结果。

2.GET

GET命令用于从Redis数据库中获取指定键对应的值。以下是GET命令的实现代码：

void getCommand(client *c) {

    robj *o;

    if ((o = lookupKeyReadOrReply(c,c->argv[1],shared.nullbulk)) == NULL)

        return;

    if (o->type != REDIS_STRING) {

        addReply(c,shared.wrongtypeerr);

    } else {

        addReplyBulk(c,o);

    }

}

以上代码中，首先查询Redis数据库中是否有对应的键值对，然后判断对应值的数据类型，最后返回对应的值。

六、Redis事件处理

Redis使用epoll+多线程的方式进行事件处理。以下是Redis中事件处理的核心代码：

void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) {

    eventLoop->stop = 0;

    while (!eventLoop->stop) {

        if (eventLoop->beforesleep != NULL)

            eventLoop->beforesleep(eventLoop);

        aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);

    }

}

其中，aeMain函数负责处理所有事件。当事件循环开始时，将设置eventLoop->stop标志为0，然后进入循环。循环中，先执行beforesleep回调函数，然后通过aeProcessEvents函数来处理所有事件。

七、结尾

以上只是Redis源码中的一部分内容，除了以上介绍的基础部分，Redis中还有很多高级功能的实现，如Pub/Sub、Lua脚本、管道等。只有深入理解Redis的源码，才能在实际开发中更好地使用Redis，并发挥其的最大效能。