Redis-压缩列表

第7章　压缩列表

压缩列表（ziplist）是列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量列表项，并且每个列表项要么就是小整数值，要么就是长度比较短的字符串，那么Redis就会使用压缩列表来做列表键的底层实现。

7.1　压缩列表的构成

压缩列表是Redis为了节约内存而开发的，是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型（sequential）数据结构。一个压缩列表可以包含任意多个节点（entry ），每个节点可以保存一个字节数组或者一个整数值

压缩列表的各个组成部分及详细说明

7.2　压缩列表节点的构成

• 每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值，其中，字节数组可以是以下三种长度的其中一种：

  • 长度小于等于63（$2^6$–1）字节的字节数组
  • 长度小于等于16383（$2^{14}$–1）字节的字节数组
  • 长度小于等于4294967295（$2^{32}$–1）字节的字节数组

• 整数值则可以是以下六种长度的其中一种

  • 4位长，介于0至12之间的无符号整数
  • 1字节长的有符号整数
  • 3字节长的有符号整数
  • int16_t类型整数
  • int32_t类型整数
  • int64_t类型整数

每个压缩列表节点都由previous_entry _length、encoding、content三个部分组成

7.2.1　previous_entry_length

节点的previous_entry _length属性以字节为单位，记录了压缩列表中前一个节点的长度，previous_entry _length属性的长度可以是1字节或者5字节（小于254或者大于等于）

7.2.2　encoding

• 节点的encoding属性记录了节点的content属性所保存数据的类型以及长度
  • 一字节、两字节或者五字节长，值的最高位为00、01或者10的是字节数组编码：这种编码表示节点的content属性保存着字节数组，数组的长度由编码除去最高两位之后的其他位记录
  • 一字节长，值的最高位以11开头的是整数编码：这种编码表示节点的content属性保存着整数值，整数值的类型和长度由编码除去最高两位之后的其他位记录

字节数组和整数编码如图所示

7.2.3　content

节点的content属性负责保存节点的值，节点值可以是一个字节数组或者整数，值的类型和长度由节点的encoding属性决定

7.3　连锁更新

在特殊情况下产生的连续多次空间扩展操作称之为“连锁更新”（cascade update），如图展示了这一过程.(e1,e2…eN都是大小介于250字节至253字节的节，即前面的更新会导致后面的连锁更新)

因为连锁更新在最坏情况下需要对压缩列表执行N次空间重分配操作，而每次空间重分配的最坏复杂度为O（N），所以连锁更新的最坏复杂度为$O(n^2)$

尽管连锁更新的复杂度较高，但它真正造成性能问题的几率是很低的，很难出现连锁更新多个节点的情况

7.4　压缩列表API

7.5　重点回顾

• 压缩列表是一种为节约内存而开发的顺序型数据结构
• 压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一
• 压缩列表可以包含多个节点，每个节点可以保存一个字节数组或者整数值
  的顺序型数据结构
• 压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一
• 压缩列表可以包含多个节点，每个节点可以保存一个字节数组或者整数值
• 添加新节点到压缩列表，或者从压缩列表中删除节点，可能会引发连锁更新操作，但这种操作出现的几率并不高