Redis 类型检查与命令多态

2018-08-02 14:49 更新

Redis 中用于操作键的命令基本上可以分为两种类型。

其中一种命令可以对任何类型的键执行, 比如说 DEL 命令、 EXPIRE 命令、 RENAME 命令、 TYPE 命令、 OBJECT 命令, 等等。

举个例子, 以下代码就展示了使用 DEL 命令来删除三种不同类型的键:

# 字符串键
redis> SET msg "hello"
OK

# 列表键
redis> RPUSH numbers 1 2 3
(integer) 3

# 集合键
redis> SADD fruits apple banana cherry
(integer) 3

redis> DEL msg
(integer) 1

redis> DEL numbers
(integer) 1

redis> DEL fruits
(integer) 1

而另一种命令只能对特定类型的键执行, 比如说:

  • SET 、 GET 、 APPEND 、 STRLEN 等命令只能对字符串键执行;
  • HDEL 、 HSET 、 HGET 、 HLEN 等命令只能对哈希键执行;
  • RPUSH 、 LPOP 、 LINSERT 、 LLEN 等命令只能对列表键执行;
  • SADD 、 SPOP 、 SINTER 、 SCARD 等命令只能对集合键执行;
  • ZADD 、 ZCARD 、 ZRANK 、 ZSCORE 等命令只能对有序集合键执行;

诸如此类。

举个例子, 我们可以用 SET 命令创建一个字符串键, 然后用 GET 命令和 APPEND 命令操作这个键, 但如果我们试图对这个字符串键执行只有列表键才能执行的 LLEN 命令, 那么 Redis 将向我们返回一个类型错误:

redis> SET msg "hello world"
OK

redis> GET msg
"hello world"

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

redis> GET msg
"hello world again!"

redis> LLEN msg
(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value

类型检查的实现

从上面发生类型错误的代码示例可以看出, 为了确保只有指定类型的键可以执行某些特定的命令, 在执行一个类型特定的命令之前, Redis 会先检查输入键的类型是否正确, 然后再决定是否执行给定的命令。

类型特定命令所进行的类型检查是通过 redisObject 结构的 type 属性来实现的:

  • 在执行一个类型特定命令之前, 服务器会先检查输入数据库键的值对象是否为执行命令所需的类型, 如果是的话, 服务器就对键执行指定的命令;
  • 否则, 服务器将拒绝执行命令, 并向客户端返回一个类型错误。

举个例子, 对于 LLEN 命令来说:

  • 在执行 LLEN 命令之前, 服务器会先检查输入数据库键的值对象是否为列表类型, 也即是, 检查值对象 redisObject 结构 type 属性的值是否为 REDIS_LIST , 如果是的话, 服务器就对键执行 LLEN 命令;
  • 否则的话, 服务器就拒绝执行命令并向客户端返回一个类型错误;

图 8-18 展示了这一类型检查过程。

其他类型特定命令的类型检查过程也和这里展示的 LLEN 命令的类型检查过程类似。

多态命令的实现

Redis 除了会根据值对象的类型来判断键是否能够执行指定命令之外, 还会根据值对象的编码方式, 选择正确的命令实现代码来执行命令。

举个例子, 在前面介绍列表对象的编码时我们说过, 列表对象有 ziplist 和 linkedlist 两种编码可用, 其中前者使用压缩列表 API 来实现列表命令, 而后者则使用双端链表 API 来实现列表命令。

现在, 考虑这样一个情况, 如果我们对一个键执行 LLEN 命令, 那么服务器除了要确保执行命令的是列表键之外, 还需要根据键的值对象所使用的编码来选择正确的 LLEN 命令实现:

  • 如果列表对象的编码为 ziplist , 那么说明列表对象的实现为压缩列表, 程序将使用 ziplistLen 函数来返回列表的长度;
  • 如果列表对象的编码为 linkedlist , 那么说明列表对象的实现为双端链表, 程序将使用 listLength 函数来返回双端链表的长度;

借用面向对象方面的术语来说, 我们可以认为 LLEN 命令是多态(polymorphism)的: 只要执行 LLEN 命令的是列表键, 那么无论值对象使用的是 ziplist 编码还是 linkedlist 编码, 命令都可以正常执行。

图 8-19 展示了 LLEN 命令从类型检查到根据编码选择实现函数的整个执行过程, 其他类型特定命令的执行过程也是类似的。

实际上, 我们可以将 DEL 、 EXPIRE 、 TYPE 等命令也称为多态命令, 因为无论输入的键是什么类型, 这些命令都可以正确地执行。

DEL 、 EXPIRE 等命令和 LLEN 等命令的区别在于, 前者是基于类型的多态 —— 一个命令可以同时用于处理多种不同类型的键, 而后者是基于编码的多态 —— 一个命令可以同时用于处理多种不同编码。


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