Redis系列(五)底層數據結構之整數集合

• 前言
• 定義
• 整數集合的升級
  • 整數集合分級的好處
  • 不支持降級
• 總結
• 參考文章
• 聯繫我

前言

Redis 已是你們耳熟能詳的東西了，平常工做也都在使用，面試中也是高頻的會涉及到，那麼咱們對它究竟瞭解有多深入呢？

我讀了幾本 Redis 相關的書籍，嘗試去了解它的具體實現，將一些底層的數據結構及實現原理記錄下來。

本文將介紹 Redis 中底層的 intset（整數集合） 的實現方法。 它是 Redis 中集合鍵的底層實現之一。

能夠看到圖中，當我給一個 set 中放入了 5 個數字，此時集合的編碼方式是 intset, 而當我放入了一個字符串，編碼方式就變成了 hashtable.

定義

intset（整數集合）是 Reids 用於保存整數值的集合抽象數據結構，能夠保存 16,31,64 位的整數且保證不重複。

它的結構定義爲：

typedef struct intset{
    // 編碼方法，指定當前存儲的是 16 位，32 位，仍是 64 位的整數
    int32 encoding;
    // 集合中的元素數量
    int32 length;
    // 保存元素的數組
    int<T> contents;
}
複製代碼

• encoding 屬性有三種取值，分別表明當前整數集合存儲方式是用 16 位整數數組，32 位整數數組或者 64 位整數數組。
• length 屬性保存了當前整數集合中有多少個整數。
• contents 是一個數組，具體是多少位整數的數組，取決 encoding 的值。

這是一個保存了 5 個整數的 intset 的結構圖。由於存儲的數字都很小，因此 encoding 的值是 16 位的整數。

整數集合的升級

是否是很奇怪，整數集合自己就是來存儲整數的，爲何還須要編碼方式？

由於在 C 語言裏，整數也是有不少種的。.

每當一個整數被添加到整數集合時，都須要先去判斷 這個整數是否大於 當前編碼方式 所能容放的 最大整數, 若是大於，就須要對當前的整數集合進行升級。

升級是指什麼呢？假如當前的整數集合中只有一個數字 2. 那麼咱們用 16 位的整數的數組就能夠放下。

當此時進來一個大於 32767(16 位整數的最大值） 的整數，咱們就須要將當前的整數數組升級成一個 32 位整數的數組，同時，要將原來的全部整數轉換成新的編碼。

對於 64 位的升級相似於上面這樣。

整數集合分級的好處

1. 用能容納數字的最小編碼進行存儲，能夠有效的節約內存。
2. 整數集合封裝了對三種整數之間的轉換，使用咱們不用考慮類型錯誤，能夠不斷的向整數集合內添加整數。提高了操做的靈活性。

不支持降級

與升級相對應的，當大的數字被刪除以後，整數集合不會進行降級。

總結

整數集合時實現集合鍵的一種數據結構。它以有序數組的實現方式來存儲全部的集合元素。

整數集合內部封裝了對 16 位，32 位，64 位整數的類型轉換，使得整數集合能夠靈活的避免類型錯誤，同時又能夠儘可能的節約內存，減小用大的數據類型裝小的數據的內存浪費。

參考文章

《Redis 的設計與實現（第二版）》

《Redis 深度歷險：核心原理和應用實踐》

完。

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