redis-整数集合

423 阅读3分钟

整数集合(intset)是 Redis 用于保存整数值的集合抽象数据结构, 它可以保存类型为 int16_t 、 int32_t 或者 int64_t 的整数值, 并且保证集合中不会出现重复元素。 每个 intset.h/intset 结构表示一个整数集合:

typedef struct intset {

    // 编码方式
    uint32_t encoding;

    // 集合包含的元素数量
    uint32_t length;

    // 保存元素的数组
    int8_t contents[];

} intset;

contents 数组是整数集合的底层实现: 整数集合的每个元素都是 contents 数组的一个数组项(item), 各个项在数组中按值的大小从小到大有序地排列, 并且数组中不包含任何重复项。

length 属性记录了整数集合包含的元素数量, 也即是 contents 数组的长度。

虽然 intset 结构将 contents 属性声明为 int8_t 类型的数组, 但实际上 contents 数组并不保存任何 int8_t 类型的值 —— contents 数组的真正类型取决于 encoding 属性的值:

升级

举个例子, 假设现在有一个 INTSET_ENC_INT16 编码的整数集合, 集合中包含三个 int16_t 类型的元素, 如图 6-3 所示。

因为每个元素都占用 16 位空间, 所以整数集合底层数组的大小为 3 * 16 = 48 位, 图 6-4 展示了整数集合的三个元素在这 48 位里的位置。

现在, 假设我们要将类型为 int32_t 的整数值 65535 添加到整数集合里面, 因为 65535 的类型 int32_t 比整数集合当前所有元素的类型都要长, 所以在将 65535 添加到整数集合之前, 程序需要先对整数集合进行升级。

升级首先要做的是, 根据新类型的长度, 以及集合元素的数量(包括要添加的新元素在内), 对底层数组进行空间重分配。

整数集合目前有三个元素, 再加上新元素 65535 , 整数集合需要分配四个元素的空间, 因为每个 int32_t 整数值需要占用 32 位空间, 所以在空间重分配之后, 底层数组的大小将是 32 * 4 = 128 位, 如图 6-5 所示。

因为引发升级的新元素的长度总是比整数集合现有所有元素的长度都大, 所以这个新元素的值要么就大于所有现有元素, 要么就小于所有现有元素: 在新元素小于所有现有元素的情况下, 新元素会被放置在底层数组的最开头(索引 0 );在新元素大于所有现有元素的情况下, 新元素会被放置在底层数组的最末尾(索引 length-1 )。 整数集合不支持降级操作, 一旦对数组进行了升级,编码就会一直保持升级后的状态。

重点回顾

  • 整数集合是集合键的底层实现之一。
  • 整数集合的底层实现为数组, 这个数组以有序、无重复的方式保存集合元素, 在有需要时, 程序会根据新添加元素的类型, 改变这个数组的类型。
  • 升级操作为整数集合带来了操作上的灵活性, 并且尽可能地节约了内存。
  • 整数集合只支持升级操作, 不支持降级操作。