深入分析Redis源碼

一、Redis簡介

Redis是一個開源的內存數據結構存儲系統，可以用作資料庫、緩存、消息隊列等。Redis支持多種數據類型，包括字元串、哈希、列表、集合等。Redis基於C語言進行編寫，運行速度非常快，並且具有很高的可靠性和可擴展性。

二、Redis結構體

Redis代碼的核心部分是由各種結構體實現的。每個結構體都有對應的屬性和方法，在Redis對外提供各種功能。下面是一個展示Redis結構體的例子：

typedef struct redisObject {

    unsigned type:4;

    unsigned encoding:4;

    unsigned lru:LRU_BITS; 

    int refcount;

    void *ptr;

} robj;

這是Redis中最基本的數據結構體，robj。其中，type和encoding屬性指定了對象的數據類型和編碼類型，lru屬性則用於記錄對象最後一次被使用的時間戳，refcount屬性記錄當前對象已被引用的次數，ptr屬性則指向對象實際的數據。

三、Redis數據類型

Redis支持多種數據類型，以下是Redis支持的五種主要數據類型：

1.字元串類型

Redis的字元串數據類型是最簡單也是最常用的數據類型。字元串類型可以存儲任意長度的文本，也可以保存二進位數據。以下是Redis中字元串類型的定義：

typedef struct redisObject {

    // ...

    char *ptr;

    size_t len;

} robj;

其中，ptr指向字元串的實際數據，len則記錄字元串的長度。

2.哈希類型

Redis的哈希數據類型是一種無序的鍵值對存儲類型。在Redis中，哈希類型可以用來存儲對象屬性、用戶信息等。以下是Redis中哈希類型的定義：

typedef struct redisObject {

    // ...

    dict *ptr;

} robj;

其中，ptr指向哈希表實際的數據結構dict。

3.列表類型

Redis的列表數據類型是一個由字元串組成的序列。列表類型可以用來實現隊列、棧、消息隊列等功能。以下是Redis中列表類型的定義：

typedef struct redisObject {

    // ...

    list *ptr;

} robj;

其中，ptr指向鏈表實際的數據結構list。

4.集合類型

Redis的集合數據類型是一個無序的、不重複的字元串集合。集合類型可以用於存儲一些無序、不重複的數據。以下是Redis中集合類型的定義：

typedef struct redisObject {

    // ...

    int encoding;

    void *ptr;

} robj;

其中，ptr指向實際的集合實現數據結構。

5.有序集合類型

Redis的有序集合數據類型是一個字元串集合，每個字元串都有一個分數，用於排序。有序集合類型可以用於實現排行榜、統計結果等功能。以下是Redis中有序集合類型的定義：

typedef struct redisObject {

    // ...

    int encoding;

    void *ptr;

} robj;

其中，ptr指向實際的有序集合實現數據結構。

四、Redis資料庫

Redis中的數據存儲在資料庫中。Redis默認有16個資料庫，用戶可以通過選擇對應的資料庫來進行數據操作。以下是Redis中資料庫的定義：

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用於存儲鍵值對，expires用於存儲過期鍵值對，blocking_keys、ready_keys、watched_keys則用於處理阻塞操作和事務操作。id欄位表示當前資料庫的編號，avg_ttl表示當前資料庫中所有鍵的平均生存時間。

五、Redis命令

Redis支持多種命令，用於對資料庫進行讀寫操作。以下是Redis中一些常見命令的示例：

1.SET

SET命令用於將鍵值對存儲到Redis資料庫中。以下是SET命令的實現代碼：

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);

}

以上代碼中，首先將鍵值對存儲到Redis資料庫中，然後更新資料庫中對應鍵的值，最後返回操作結果。

2.GET

GET命令用於從Redis資料庫中獲取指定鍵對應的值。以下是GET命令的實現代碼：

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);

    }

}

以上代碼中，首先查詢Redis資料庫中是否有對應的鍵值對，然後判斷對應值的數據類型，最後返回對應的值。

六、Redis事件處理

Redis使用epoll+多線程的方式進行事件處理。以下是Redis中事件處理的核心代碼：

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函數負責處理所有事件。當事件循環開始時，將設置eventLoop->stop標誌為0，然後進入循環。循環中，先執行beforesleep回調函數，然後通過aeProcessEvents函數來處理所有事件。

七、結尾

以上只是Redis源碼中的一部分內容，除了以上介紹的基礎部分，Redis中還有很多高級功能的實現，如Pub/Sub、Lua腳本、管道等。只有深入理解Redis的源碼，才能在實際開發中更好地使用Redis，並發揮其的最大效能。