redis 整数集合底层实现

1 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,并且这个集合数量不多时,redis会使用整数键作为集合键的底层实现。

1.1 整数集合的实现

整数集合是redis用于保存数值的数据结构,可以保存类型 int16_t,int32_t,int64_t的整数值,并且保证集合中不会出现重复元素。

typedef struct intset{
    // 编码方式
    uint32_t encoding;
    //集合中包含的元素数量
    uint32_t length;
    //保存元素的数组
    int8_t contents;
    
} intset;
  • contents 是整数集合中的底层实现,各个数组中按值的大小从小到大排列,并且无重复。

  • length 属性记录了整数集合包含的元素数量

  • contents属性声明为 int8_t类型的数组,但实际上数组并不保存int8_t 的值,contents数组真正类型是取决于encoding的值

    • encoding 值为intset_enc_int16contents是int16_t 类型的数组(- 32768,32767)

    • encoding 的值为 intset_enc_int32contents是int32_t类型的数组(-2147483648,2147483647)

    • encoding 的值为 intset_enc_int64contents是int64_t类型的数组(-922372 036 854 775 808,-922372 036 854 775 807)

1.2 升级

每当我们要将一个新元素添加到整数集合中,并且新元素的类型都比整数集合现有所有元素类型都要长时,整数集合需要先进行升级,然后才能将新元素添加到集合里面。

  • 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
  • 将底层数组现有的元素都转换成与新元素相同的类型,并将类型转换后的元素放置到正确的位上,而且在放置元素上时,需要维持数组有序性质不变。
  • 将新元素添加到底层数组里面。

由于每次升级都需要对底层数组中所有元素进行类型转换,所以向整数集合添加新元素的时间复杂度为o(N)

升级好处

提高整数集合的灵活性,尽可能节约内存

  • 为了避免类型错误,不会将两种不同的类型放到一个数据结构中

  • 节约内存:让一个数组可以同时保存int16_t,int32_t,int64_t类型数据,最简单做法是使用int64_t 类型,会导致浪费内存的情况

1.3 降级

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。

1.4 重点
  • 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,这个数组是以有序,无重复的方式保存了集合元素。
  • 升级带来操作上的灵活性,并可能的节约了内存
  • 整数集合只支持升级操作,不支持降级操作
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