深入理解Redis 底层数据结构之QuickList与 ZipList

深入理解Redis 底层数据结构之QuickList 与ZipList

centos7安装redis6.25结合docker镜像配置方法（附redis.conf文件)

list底层的数据结构：

1. linkedList 链表

2. zipList 压缩列表

3. quickList 快链表

在3,2版本之前，列表是通过双向链表或压缩链表来实现的。他们之间可以互相转换，在3.2版本之后又新加入了新的数据结构：QuickList，也就是双向链表和压缩列表的结合。

链表：LinkedList

• 数据结构中常用的带头节点的双向链表，并且带有指向头节点的头指针和指向最后一个节点的尾指针，双向链表保证从任意一个位置可以向前或者向后进行遍历，但要注意头节点的前指针为null，尾节点的后指针为空，这也就说明了redis中的LinkedList数据结构是一个无环链表，不支持逆序遍历

• 第二点就是说，操作命令中的lpush(left push) 、lpop(left pop )等命令中的left代表从队头进行操作，right代表从队尾进行操作。

• 结构中的 len 字段记录了整个链表的长度。

• 由于链表本身的特性，对链表进行增删操作所需的时间非常少，时间复杂度仅为O(1)；但如果是需要凭借索引寻找链表中某个值，时间花销就显得有些高，时间复杂度为O(n)

• dup函数用于对某个链节点进行复制操作

• free函数用于对某个链节点进行释放操作，也就是删除

• match函数用于判断某个链节点的值和输入的值是否相等。

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压缩列表：ZipList

• redis中的压缩列表是用字节数组作为其数据结构。
• 在zipList的数据结构中有以下字段：
  • zlbytes:整个压缩列表所占用的字节数，本身是4个字节即32位，因此压缩链表的最大长度为(2^32-1)个字节
  • zltail_offset：压缩列表尾部的元素到起始地址的偏移量，可以直接找到表尾元素，即支持逆序遍历
  • zlength：表中元素的个数，占2字节，如果列表中的元素个数超过（2^16-1）个，那么需要遍历整个列表才能得到元素的个数
  • entry：列表中存储的元素，可能是整数，也可能是字节数组,具体结果见下图
  • zlend：元素的结束标志，占一个字节，是一个常量OXFF

• entry保存中列表中的元素，可能是整数，也可能是字节数组。其结构体有三个字段：

  • pre_length：上一个元素的长度，方便逆序遍历的时候直接找到上个节点的起始位置。当前一个元素的长度小于254个字节的时候，用一个字节表示；当前一个元素的长度大于等于254个字节的时候，用5个字节表示，此时前一个字节存储固定值254。

  • encoding： 长度为两个 bit 。 它的值可以是 00 、 01 、 10 和 11 。00 、 01 和 10表示 content 部分保存着字符数组，11表示 content 部分保存着整数。

  • content：保存真正的元素。

转换条件：
创建一个列表是，默认使用的数据结构是zipList，但在满足以下条件的时候，zipList会自动转化为双向链表：

1. 压缩列表中插入了一个过长的字符串（长度可配置，默认65）
2. 压缩列表中的节点数超过某一数量（默认512）

总结

1. 当存储的元素很少的时候，通常采用zipList作为基础数据结构，而当数据元素较多时则采用LinkedList。

2. 从数据结构本身的特点而言：LinkedList在插入和删除元素方面具有很大的优势。但其需要额外存储两个指针，存储开销比较大，而且每个元素都是单独的内存空间，地址不连续，容易造成内存碎片。

3. 而压缩列表存储在一块连续的内存空间中，但是增加删除元素开销较大，在内存扩容执行realloc操作的时候需要进行大量的拷贝操作

快速列表：QuickList

​ redis3.2之后，增加了新的数据结构：QuickList。它结合了LinkedList和zipList的优点。它将LinkedList的每个节点都用zipList的方式来存储。LinkedList节点之间依然采用双向链表连接起来，只