redis源码之压缩列表ziplist

未完待续…

压缩列表ziplist

1.简介

连续，无序的数据结构。压缩列表是 Redis 为了节约内存而开发的， 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。

2.组成

属性	类型	长度	用途
zlbytes	uint_32t	4B	记录整个压缩列表占用的内存字节数：在对压缩列表进行内存重分配， 或者计算 zlend的位置时使用
zltail	uint_32t	4B	记录压缩列表表尾节点距离压缩列表的起始地址有多少字节：通过这个偏移量，程序无须遍历整个压缩列表就可以确定表尾节点的地址。
zllen	uint_16t	2B	记录了压缩列表包含的节点数量： 当这个属性的值小于UINT16_ MAX （65535）时， 这个属性的值就是压缩列表包含节点的数量； 当这个值等于 UINT16_MAX 时， 节点的真实数量需要遍历整个压缩列表才能计算得出。
entryX	列表节点	不定	压缩列表包含的各个节点，节点的长度由节点保存的内容决定。
zlend	uint_8t	1B	特殊值 0xFF （十进制 255 ），用于标记压缩列表的末端。

3.压缩列表节点的构成

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（小整数值或者长度比较短的字符串）。

（1）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
(1)如果前一节点的长度小于 254 字节， 那么 previous_entry_length 属性的长度为 1 字节： 前一节点的长度就保存在这一个字节里面。例如：值为0x05
(2)如果前一节点的长度大于等于 254 字节， 那么 previous_entry_length 属性的长度为 5 字节： 其中属性的第一字节会被设置为 0xFE （十进制值 254）， 而之后的四个字节则用于保存前一节点的长度。例如：值为0xFE00002766；0xFE表明这是一个5字节长的属性，之后的四个字节 0x00002766（10086）才是前一节点的实际长度。
程序可以通过指针运算， 根据当前节点的起始地址来计算出前一个节点的起始地址。
（2）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(00)、两字节(01)或者五字节长(10)， 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；

字节数组编码	编码长度	content属性保存的值
00bbbbbb	1B	长度小于等于63 字节的字节数组
01bbbbbb xxxxxxxx	2B	长度小于等于16 383 字节的字节数组
10______ aaaaaaaa bbbbbbbb cccccccc dddddddd	5B	长度小于等于 4 294 967 295 的字节数组

整数编码	编码长度	content属性保存的值
11000000	1B	int16_t 类型的整数
11010000	1B	int32_t 类型的整数
11100000	1B	int64_t 类型的整数
11110000	1B	24 位有符号整数
11111110	1B	8 位有符号’些数
1111xxxx	1B	使用这一编码的节点没有相应的content 属性，因为编码本身的xxxx 四个位已经保存了一个介于0 和12 之间的值，所以它无须content 属性

（3）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。

3.“连锁更新”

前面说过，每个节点的previous_entry _length 属性都记录了前一个节点的长度：
(1)如果前一节点的长度小于254 字节，那么previ ous_ entry_length 属性需要用
1字节长的空间来保存这个长度值。
(2)如果前一节点的长度大于等于254 字节，那么previous entry length 属性需
要用5 字节长的空间来保存这个长度值。
如果我们将一个长度大于等于 254 字节的新节点 new 设置为压缩列表的表头节点，那么麻烦的事情来了，由于previous entry length大小不够用(1->5B)，后面所有的节点可能都要重新分配内存大小。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) 。

但是呢，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。
(1)首先，压缩列表里要恰好有多个连续的、长度介于250 字节至253 宇节之间的节点，连锁更新才有可能被引发，在实际中，这种情况并不多见；
(2)其次，即使出现连锁更新，但只要被更新的节点数量不多，就不会对性能造成任何影响：比如说，对三五个节点进行连锁更新是绝对不会影响性能的；
因为以上原因， ziplistPush 等命令的平均复杂度仅为0（的，在实际中，我们可以放心地使用这些函数，而不必担心连锁更新会影响压缩列表的性能。