原理Redis-IntSet

IntSet

IntSet是Redis中set集合的一种实现方式,基于整数数组来实现,并且具备长度可变、有序等特征。

结构如下:

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typedef struct intset {
    uint32_t encoding; /* 编码方式,支持存放16位、32位、64位整数*/
    uint32_t length; /* 元素个数 */
    int8_t contents[]; /* 整数数组,保存集合数据*/
} intset;

其中的encoding包含三种模式,表示存储的整数大小不同:

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/* Note that these encodings are ordered, so:
 * INTSET_ENC_INT16 < INTSET_ENC_INT32 < INTSET_ENC_INT64. */
#define INTSET_ENC_INT16 (sizeof(int16_t)) /* 2字节整数,范围类似java的short*/
#define INTSET_ENC_INT32 (sizeof(int32_t)) /* 4字节整数,范围类似java的int */
#define INTSET_ENC_INT64 (sizeof(int64_t)) /* 8字节整数,范围类似java的long */

为了方便查找,Redis会将intset中所有的整数按照升序依次保存在contents数组中,结构如图:

现在,数组中每个数字都在int16_t的范围内,因此采用的编码方式是INTSET_ENC_INT16,每部分占用的字节大小为:

  • encoding:4字节
  • length:4字节
  • contents:2字节 * 3 = 6字节

IntSet升级

现在,假设有一个intset,元素为{5,10,20},采用的编码是INTSET_ENC_INT16,则每个整数占2字节:

我们向该其中添加一个数字:50000 ,这个数字超出了int16_t的范围,intset会自动升级编码方式到合适的大小。以当前案例来说流程如下:

  • 1.升级编码为INTSET_ENC_INT32, 每个整数占4字节,并按照新的编码方式及元素个数扩容数组

  • 2.倒序依次将数组中的元素拷贝到扩容后的正确位置

  • 3.将待添加的元素放入数组末尾

  • 4.最后,将inset的encoding属性改为INTSET_ENC_INT32,将length属性改为4

Intset可以看做是特殊的整数数组,具备一些特点:

  • 1.Redis会确保Intset中的元素唯一、有序
  • 2.具备类型升级机制,可以节省内存空间
  • 3.底层采用二分查找方式来查询
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