Redis学习笔记（四） 跳跃表与整数集合

（一）跳跃表

跳跃表是一种有序的数据结构，它经过每一个节点中维持多个指向其余节点的指针，从而达到快速访问节点的目的。

Redis使用跳跃表做为有序集合键的底层实现之一，若是一个有序集合包含的元素数量比较多，或者有序集合中元素的成员是比较长的字符串时，Redis就会使用跳跃表做为有序集合键的底层实现。

Redis中的两个地方用到了跳跃表，一个是实现有序集合键，另外一个是在集群节点中用做内部数据结构。

Redis的跳跃表由zskiplistNode 与 zskiplist 两个结构定义。其中zskiplistNode 结构用于标识跳跃表节点，zskiplist结构用于保存跳跃表节点的相关信息（表头、表尾节点、节点数量等）。

 

zskiplistNode

typedef struct zskiplistNode{
　　//层
　　struct zskiplistLevel{
　　　　struct zskiplistNode *forward;//前进指针
　　　　unsigned int span;//跨度
　　} level[];
　　//后退指针
　　struct zskiplistNode *backward;
　　//分值
　　double score;
　　//成员对象
　　robj *obj;
}

层中包含多个元素，每一个元素是指向其余节点的指针，经过这些层能够加快访问其余节点的速度，层越多，访问其余节点的速度越快。没增长一个跳跃节点，程序根据幂次定律（越大的数出现几率越小）生成1-32之间的值做为层高。

一、每层都有一个指向表尾方向的前进指针，做为表头向表尾方向访问节点。

二、层中的跨度用于记录两个节点之间的距离。

三、后退指针则只能一次跨1个节点进行访问。

四、跳跃表的排序是按照全部节点的分值来排序的。

五、节点中的对象则是保存了一个SDS的字符串。

六、同一个跳跃表的对象必须惟一，但分值能够重复。（相同分数，成员小的靠前排）。

跳跃表zskiplist

typedef struct zskiplist{
    struct skiplistNode *header,*tail;//表头节点与表尾节点
    unsigned long length;//表中节点的数量
    int level;//表中层数最大的节点的层数(表头不计算在内)
} zskiplist;

 

（二）整数集合

整数集合是集合键的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素，而且集合的元素数量很少时，Redis就会使用整数集合做为集合键的底层实现，而且保证集合中不会出现重复元素。

intset

typedef struct intset{
    uint32_t encoding;//编码方式
    uint32_t length;//集合包含的元素数量。
    int8_t contents[];//保存元素的数组 
} intset;

contents数组是这个数集合的底层实现：整数集合的每一个元素都是contents数组的一个数组项，各个项的数组中按值的大小从小到大有序地排列，而且数组中不包含任何重复项。

 

升级

当咱们要将一个新元素添加到整数集合里面时，而且新元素类型比整数集合现有的全部元素类型都长时，整数集合须要先进性升级，而后才能将新的元素添加到整数集合中。

一、根据新元素的类型，扩展整数集合底层数组的空间大小，并为新元素分配空间。

二、将底层数组现有的全部元素都转换为与新元素相同的类型，并将类型转换后的元素放置到正确位置上，并且在放置元素过程当中，须要继续维持底层数组的有序性质不变。

三、将新元素添加到底层数组里面。

四、修改整数集合encoding属性。

由于每次向整数集合添加新元素都有可能引发升级，而每次升级都须要将底层数组中已有的全部元素进行类型转换，因此向整数集合中添加新元素的时间复杂度为O(N);

 

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天天学一点，总会有收获。

说明：尊重做者知识产权，文中内容参考《Redis设计与实现》，仅在此作学习与你们分享。