Redis資料結構—整數集合與壓縮列表
大家好，我是白澤。今天我們將學習Redis的整數集合與壓縮列表這兩個資料結構，且在本文中我將盡量只描述這兩種結構中重要的部分，而非面面俱到，因為我學Redis資料結構的初衷是為了我能更好理解後面要講到的Redis物件，而非真的去研究Redis深層的實現，不會過分深入，夠用就好
Redis物件的實現在底層用到了我們目前講解到的這些資料結構：簡單動態字串SDS、雙端連結串列、字典、以及今天要講解的整數集合與壓縮列表，因此從底層資料結構開始能為我們理解Redis打下堅實的基礎，成為面試殺手
整數集合的實現
整數集合是Redis用於儲存整數值的集合抽象資料結構，它可以儲存int16_t、int32_t、int64_t的整數值，且保證集合中不出現重複元素
contents[]陣列的型別這裡看上去是int8_t，但事實上contents[]的資料型別依靠encoding的屬性決定（encoding可以選擇為INTSET_ENC_INT16、INTSET_ENC_INT32、INTSET_ENC_INT64表示contents[]中元素的資料型別）
typedef struct intset {
uint32_t encoding; //編碼方式
uint32_t length; //集合包含的元素的個數
int8_t contents[]; //儲存元素的陣列
} inset;
下面給出的圖片是一個包含了五個int16_t型別整數值的整數集合，int16_t表示每個整數是由16位共2個位元組表示，因此此時contents[]陣列大小為：5 * 16 = 80位
整數集合的升級
當我們向一個已經存在的整數集合中新增元素時，如果加入的元素的資料型別比contents[]陣列元素的資料型別長，則整數集合需要進行升級，舉個例子，我要在上面那個大小5的16位整數集合中插入一個型別為int32_t的整數65535：
- 升級首先要做的是，根據新元素的長度，擴大空間，目前有5個元素，加入一個後有6個，且int16_t的元素要升級為int32_t型別（需要6 * 32 = 192位的空間），因此需要先動態分配記憶體空間如下：
- 移動元素的位置，將14632往後移動到新的位置，末尾留下一個位置存放32位的65535
- 同理移動233、18、-5、-6370，並最後將末尾的空間中存入65535
整數集合不支援降級
如果因為插入一個32位的整數使得原本16位的contents[]陣列轉變為32位，後面又刪去了這個32位的整數，這個整數集合將不會降級成16位的contents[]陣列
壓縮列表的構成
因為壓縮列表好像面試中不太出現，所以略講~
壓縮列表就是一塊連續的記憶體，一種順序型的資料結構，entryX是一個個節點，存放資料，其他屬性用於描述整個壓縮列表的整體情況（佔用記憶體、節點個數等）
zlbytes：記錄整個壓縮列表佔用的記憶體位元組數
zltail：記錄壓縮列表表尾節點距離壓縮列表的起始地址的偏移量
zllen：記錄了壓縮列表中節點數量
entryX：壓縮列表的各個節點
zlend：特殊值0xFF，用於標記壓縮列表的末端
壓縮列表節點的構成
節點就是一個個的entryX，是壓縮列表的核心，每個節點由三部分組成：
- previous_entry_length：記錄前一個節點的長度，因此可以從當前節點的起始地址計算出前一個節點的起始地址，從而實現壓縮列表的逆序遍歷
- 如果前一節點的長度小於254位元組，則previous_entry_length屬性的長度為1位元組：用於儲存前一節點的長度
- 如果前一節點的長度大於等於254位元組，則previous_entry_length屬性的長度為5位元組：用於儲存前一節點的長度
- encoding：記錄的content屬性所儲存資料的型別以及長度
- content：負責儲存節點的值（一個位元組陣列或整數）
連鎖更新
存在這樣一種情況，有一個壓縮列表，內部節點的長度都是253位元組的，突然要插入一個長度超過254的表頭節點entry0到entry1前面，此時由於entry1中的previous_entry_length需要儲存前一個節點的長度，而entry0長度超過254位元組，因此entry1原本的previous_entry_length屬性需要從1位元組擴充套件為5位元組，繼而導致entry1節點的長度由253位元組變為253+4 = 257位元組，而entry2的previous_entry_length也會因為entry1節點整體長度大於254位元組而擴充套件為5位元組，以此類推，整個節點列表後面的節點產生類似連鎖反應，都需要擴充套件
增加、刪除節點都有可能引發連鎖更新
小結
到目前為止，白澤已經帶大家初步學習了Redis底層所有的資料結構：簡單動態字串SDS、雙端連結串列、字典、跳躍表、整數集合、壓縮列表，下一篇部落格將帶大家學習Redis的物件（Redis的物件底層就是這些資料結構實現的），再後面就正式講解Redis資料庫的知識點了，敬請期待~