Redis原理篇(ZipList压缩列表)

一 :ZipList概述

1.基础结构

ZipList是一种特殊的“双向链表”,但其实并不是链表,而是一段连续的内存空间,可以在任意一端进行压入/弹出操作。并且该操作的时间复杂度是O(1)

结构如下图:

现在对每一个部分进行解释:

zlbytes:存该压缩列表的总字节数,byte即字节

zltail:存最后一个节点到压缩列表的其实地址之间的字节数

zllen:存的是总entry的个数

entry:即节点

zlend:压缩列表的结束标志,并且值是固定的:0xff

这里补充一点进制基础:

(1) 0x表示这是16进制数;

(2) 16进制的每一个16进制位可以表示二进制的4个比特位,8个比特位即一个字节。

因为一个比特位有1和0这两种可能,4个比特位就是2的4次方,即能表示0到15这16个不同的值,刚好就是16进制的一个16进制位能表示的值。

(3) 所以用16进制来表示2进制能使二进制数据更紧凑。

结合下图更容易理解: 

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第1张图片

 下图是每个部分所占字节数:Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第2张图片

有没有注意到一个问题,为什么这里的entry的长度是不确定的?

像数组,只要确定了数组的类型,就能知道其每个节点所占字节数,为什么这里的不确定的呢?

这就需要我们来聊聊entry的结构了 。

2.压缩列表中entry的结构

Ziplist的entry不像普通双端链表那样记录前后节点的指针,因为记录2个指针要16个字节,比较浪费内存。

Ziplist中的entry采用的如下的结构:

previous_entry_length:存前一个节点的总字节数,占1或5个字节。

  • 如果前一个节点的长度小于254字节,就采用1个字节来保存这个长度值,                                因为1个字节8个比特位,能表示(2的8次方-1)的值。
  •  如果前一个节点的长度大于或等于254字节,则采用5个字节来保存这个长                                 度值,并且第一个字节是0xfe,后四个字节才是真实长度数据

encoding:存该节点的内容的编码,用来区分content是(自负床还是整数),并且存了                                    content的长度,占1,2或者5个字节稍后有详细解释

content:存该节点的数据,可以是字符串或整数。

3.压缩列表怎么双向遍历?

压缩列表的entry既然没有存前后2个节点的指针,那么怎么双向遍历呢?

3.1 正序

先说正序:正序时,已知当前entry的起始地址,要知道当前节点的下一个节点,前面有提到过,压缩列表是连续的一片内存空间,所以只要将当前节点的起始地址加上该节点总占字节数()即可,那这个当前节点所占字节数怎么算呢?

节点所占字节数 = previous_entry_length所占字节数 + encoding所占字节数 + encoding里面的所存content的长度

也就是三个部分的字节数相加,只不过content所占字节数要通过encoding里面获取。

3.2 逆序

再说逆序:逆序时,已知当前entry的起始地址,只要用当前entry的起始地址减去previous_entry_length就是前一个节点的起始地址了。因为previous_entry_length存的就是前一个节点总占字节数。

4.encoding编码

4.1 字符串

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第3张图片

前面2个比特位用来标记该content是字符串,以第一种为例

00标记该content是字符串,剩余6位存content的所占字节,2的6次方-1是63,所以content的长度最大值是63个字节。

这样说可能不太清楚,举例说明:

现在我们要存“ab” 和 “cd”这两个字符串,即第一个节点存ab,第二个节点存cd

首先存ab:

previous_entry_length:

因为这是第一个节点,所以前一个节点的所占字节数为0

所以previous_entry_length = 00000000

encoding:

因为ab是字符串,并且字符串ab所占字节数为2,所以前2位是00,占字节数是2,

所以encoding =00000010

content:a的ASCII值是97,就是二进制01100001;

b的ASCII值是98,就是二进制01100010.

所以存在entry中是这样的

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第4张图片

转化成16进制是这样的:

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第5张图片

然后来存cd:

previous_entry_length:

这是第二个节点,前一个节点的总占字节数为1+1+2=4

所以previous_entry_length = 00000101

encoding:

因为cd是字符串,并且字符串cd所占字节数为2,所以前2位是00,占字节数是2,

所以encoding =00000010

content:c的ASCII值是99,就是二进制01100010;

d的ASCII值是100,就是二进制01100011

所以存在entry中是这样的

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第6张图片

所以整个ziplist是这样的

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第7张图片

4.2 整数

如果encoding是以11开始,就表示content存的是整数

Redis原理篇(ZipList压缩列表)_第8张图片

你可能感兴趣的:(redis,数据库,缓存)