原理Redis-IntSet

中二Espresso2023-11-20 8:30

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