存储系统实现-跳跃表实现索引检索

这一篇是我所实现的一个通过跳跃表的方式来实现对索引的检索。大概看了下跳跃表的基本思想，遂用自己的程序来实现这样一种检索方式。

先用一张流程图来阐述我检索的步骤。顾名思义“跳跃表”就是利用跳跃读取的优势，而不用遍历整个索引表造成性能的损失。

读索引整体流程图：

这里举一个例子具体的说一下检索的步骤，这里说一种检索到的情况，这里假设整个文件表10万条，id是连续自增，检索id=2312的值

第一步：走缓存（这里是第一次检索肯定不能命中缓存）

第二步：走千步长

1）id=1000，小于2312，继续

2）id=2000，小于2312，继续

3) id=3000，大于2312，回退到id=2000的值

第三步：走百步长

1）id=2100，小于2312，继续

2）id=2200，小于2312，继续

3）id=2300，小于2312，继续

4）id=2400，大于2312，回退到id=2300的值

第四步：走十步长

1）id=2310，小于2312，继续

2）id=2320，大于2312，回退到id=2310的值

第五步：走单步长

1）id=2311，小于2312，继续

2）id=2312，等于2312，定位到该值，返回数据

从这里可以看出检索这样一个值，最多只需要11步，如果缓存命中的话只需要一步就找到值，而如果顺序检索的话则需要2312步才能检索到值，这样检索性能得到极大的提升。

下面把两代码代码给贴出来。

    /**
     * 先走一级步长，如果id>key,回退，走二级步长，id>key,一步一步走
     * 
     * @param id
     * @return
     */
    public synchronized DataOffset read(int id) {
        DataOffset offset = getPosFromCache(id);
        if(offset!=null){
            return offset;
        }
        long len;
        try {
            len = reader.length();
            //如果长度大于两倍一级步长，先走一级步长
            int key = goByStepLevel(len, 0, id, 0, stepLevel_1000);
            if (key != 0) {
                key = goByStepLevel(len, reader.getFilePointer(), id, 0, stepLevel_100);
                if (key != 0) {
                    key = goByStepLevel(len, reader.getFilePointer(), id, 0, stepLevel_10);
                    if (key != 0) {
                        //直接走0级步长
                        System.out.println("[IndexFileReader.read]key="+key);
                        key = goByStepLevel(len, reader.getFilePointer(), id, 0, skip);
                    }
                }
            }
            System.out.println("[IndexFileReader.read]key2="+key);
            if (key == 0) {
                //拿到偏移量
                reader.readInt();
                offset = new DataOffset();
                offset.setStartPos(reader.readLong());
                //offset.setEndPos(reader.readLong());
                //byte[] bytes = ByteUtil.longToByte(offset.getStartPos(),offset.getEndPos());
                lruCache.put(indexPath + id, offset.getStartPos());
                return offset;
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

这个方法是一个私有方法，是一个递归方法，走步长的时候通过递归走步长

    /**
     * @param len
     * @param nowStep
     * @param id
     * @param key
     * @param stepLevel
     * @return 1:代表值还在后面，0:代表该节点即为值，-1:值在前面
     * @throws IOException
     */
    private int goByStepLevel(long len, long nowStep, int id, int key, long stepLevel)
            throws IOException {
        //如果后面的步骤已经小于一级步长
        if (len > nowStep + stepLevel) {
            //如果值仍然在后面,走一级步长
            if (id > key) {
                nowStep = nowStep + stepLevel;
                reader.seek(nowStep);
                //这里已经读出一个值了，需要回退
                key = reader.readInt();
                return goByStepLevel(len, nowStep, id, key, stepLevel);
            } else if (id < key) {
                //退出，走二级步长
                reader.seek(nowStep - stepLevel);
                return 1;
            } else {
                //相等，找到值直接定位到该值
                reader.seek(nowStep);
                return 0;
            }
        } else {
            //如果值仍然在后面,走二级步长
            if (id > key) {
                reader.seek(nowStep);
                return -1;
            } else if (id < key) {
                long preStep = nowStep - stepLevel;
                if (preStep > 0) {
                    reader.seek(preStep);
                } else {
                    //如果小于，则直接归0，走二级步长
                    reader.seek(0);
                }
                return 1;
            } else {
                //相等，如果找到值，直接seek到该偏移
                reader.seek(nowStep);
                return 0;
            }
        }
    }

总结：这里跳跃表的实现就写完了。欢迎大家拍砖