Redis 设计与实现（第二版）第一部分：数据结构与对象对象类型检查与命令多态

类型检查与命令多态

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。