aas Redis 没有直接使用C 语言传统的字符串表示(以空字符结尾的字符数组,以下简称C字符串) ,而是自己构建了一种名为简单动态字符串(simple dynamic string, SDS ) 的抽象类型,并将SDS 用作Redis 的默认字符串表示。
asdsadasdasdasdsadasdasdasdsadassdasdsasdsadsdasdasdsadasdasdsadasdsadassadasdas————《Redis设计与实现》


跳跃表( skiplist) :

sads跳跃表是一种有序数据结构,它通过在每个节点中维持多个指向其他节点的指针, 从而达到快速访问节点的目的。跳跃表是有序集合的底层实现之一
sads跳跃表支持平均O( logN) 、最坏O(N) 复杂度的节点查找,还可以通过顺序性操作 来批量处理节点。

sads在大部分情况下,跳跃表的效率可以和平衡树相媲美并且因为跳跃表的实现比平衡树要来得更为简单,所以有不少程序都使用跳跃表来代替平衡树。

跳跃表的实现 :
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sad s层: 跳跃表节点的level 数组可以包含多个元素,每个元素都包含一个指向其他节点的指针,程序可以通过这些层来加快访问其他节点的速度, 一般来说,层的数量越多,访问其他节点的速度就越快。每个跳跃表节点的层高都是1 至32 之间的随机数( 越大的数出现的概率越小)。
sads前进指针: 查找节点以及遍历用的。
sads跨度: 用于记录两个节点之间的距离。
sads后退指针: 用于从表尾向表头方向访问节点:跟可以一次跳过多个节点的前进指针不同,因为每个节点只有一个后退指针,所以每次只能后退至前一个节点。
sads分值和成员: 分值是一个double 类型的浮点数,跳跃表中的所有节点都按分值从小到大来排序。成员对象(obj 属性)是一个指针,它指向一个字符串对象(在同一个跳跃表中,各个节点保存的成员对象必须是唯一的,但是多个节点保存的分值却可以是相同的:分值相同的节点将按照成员对象在字典序中的大小来进行排序,成员对象较小的节点会排在前面( 靠近表头的方向),而成员对象较大的节点则会排在后面( 靠近表尾的方向))。

sa[注]:header 和tail指针分别指向跳跃表的表头和表尾节点,通过这两个指针,程序定位表头节点和表尾节点的复杂度为0(1) 。通过使用length 属性来记录节点的数量,程序可以在0(1) 复杂度内返回跳跃表的长度。level 属性则用于在0(1) 复杂度内获取跳跃表中层高最大的那个节点的层数量,注意表头节点的层高并不计算在内。

总结:

sads①、Redis 的跳跃表实现由zskiplist 和zskiplistNode 两个结构组成,前者用于保存跳跃表信息(比如表头节点、表尾节点、长度),后者则用于表示跳跃表节点。
sads②、每个跳跃表节点的层高都是1 至32 之间的随机数。
sads③、在同一个跳跃表中,多个节点可以包含相同的分值,但每个节点的成员对象必须是唯一的。跳跃表中的节点按照分值大小进行排序,当分值相同时,节点按照成员对象的大小进行排序。


整数集合:

sads整数集合(intset) 是集合键的底层实现之一,当一个集合只包含整数值元素,并且这个集合的元素数量不多时,Redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

整数集合的实现 :
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sadscontents 数组: 是整数集合的底层实现: 整数集合的每个元素都是contents 数组的一个数组项, 各个项在数组中按值的大小从小到大有序地排列,并且数组中不包含任何重复项。
sadslength 属性: contents数组的长度。
sadsencoding 属性: 虽然intset 结构将contents 属性声明为int8_t 类型的数组,但实际上contents 数组并不保存任何int 8_t 类型的值, contents 数组的真正类型取决于encoding属性的值。根据整数集合的升级规则,当向一个底层为int16_t 数组的整数集合添加一个int64_t 类型的整数值时,整数集合巳有的所有元素都会被转换成int64_t 类型,所以contents 数组保存的四个整数值都是int64_t 类型的。

整数集合的升级操作 :

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

sads步骤:

sadsds①、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。

sadsds②、将底层数组现有的所有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(在放置元素的过程中,需要继续维持底层数组的有序性质不变)。

sadsds③、将新元素添加到底层数组里面。

sdsads总结:每次向整数集合添加新元素都可能会引起升级,而每次升级都需要对底层数组中已有的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) 。

sads升级之后新元素的摆放位置:

sadsds①、当新元素(长度)<现有元素,新元素会被放置在底层数组的最开头(索引0);

sadsds②、当新元素(长度)>现有元素,新元素会被放置在底层数组的最末尾(索引l ength -!)。

sads升级带来的好处:

sdsdds①、提升整数集合的灵活性:因为C 语言是静态类型语言,为了避免类型错误,通常不会将两种不同类型的值放在同一个数据结构里面。但是,因为整数集合可以通过自动升级底层数组来适应新元素,所以我们可以随意地将int16_t 、int32_t 或者int64_七类型的整数添加到集合中,而不必担心出现类型错误。
sadsds②、节约内存:整数集合现在的做法既可以让集合能同时保存三种不同类型的值,又可以确保升级操作只会在有需要的时候进行,这可以尽量节省内存。

sasads注: 整数集合只支持升级操作, 不支持降级操作。

sads整数集合API:
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压缩列表:

sads压缩列表(ziplist)是列表键和哈希键的底层实现之一。

sadsads注:①、哈希键只=包含少量键值对 ②、每个键值对的键和值要么就是小整数值,要么就是长度比较短的字符串满足以上两个条件,Redis 就会使用压缩列表来做哈希键的底层实现。

压缩列表的目的:

sads为了 节约内存 而开发的,是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数据结构。

压缩列表的构成:

sads一个压缩列表可以包含任意多个节点, 每个节点可以保存一个字节数组或者一个整数值。如图:
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sads每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值。

sadsads注:①、字节数组的长度可以是≤(26-1)或(214-1)或(232-1); ②、整数值可以是 0~12的无符号整数,1 或 3 字节长的有符号整数;int 16_t 类型整数;int 32_t 类型整数;int 64_t 类型整数;
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sads⒈ previous_entry_length属性: 以字节为单位,长度是 1或 5 字节。

saddsas注:

saddsadass①、如果前一节点的长度< 254 字节,那么 previous _e ntry_l ength 属性的长度为 1 字节;

saddsadass②、如果前一节点的长度 > 254 字节,那么 previous _e ntry_l ength 属性的长度为 5 字节;

saddsas压缩列表的从表尾向表头遍历操作就是使用这一属性实现的: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。 如图:
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sads⒉encoding属性: 记录了节点的content 属性所 保存数据的类型以及长度

saddsas注:
saddsadass①、该属性长度为 1、2、5字节,值的最高位为00 、01 或者10 的是字节数组编码数组的长度由编码除去最高两位之后的其他位记录。

saddsadass②、1 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;

sads⒊content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。

saddsaseg:
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压缩列表的缺点 (连锁更新问题)

sads对于每个节点的 previous_entry_length 属性都记录了前一个节点的长度,如果前一个节点的长度<254字节,则 previous_entry_length 的长度为 1 字节。而这是如果在一个压缩列表中,有多个连续的、长度介于250~253 字节 之间的节点 e1 至 eN ,如图:
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sads如果我们将一个长度 ≥ 254 字节 的新节点 new 设置为压缩列表的表头节点,那么new 将成为e1的前置节点,而这时 e1的 previous_entry_length 属性长度由 1—>5字节,这时e1的长度 > 254 字节,那么后面的 e1、e2、… eN 都会变化,需要连续多次空间扩展,我们称之为 “连锁更新’’ 问题。
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sads连锁更新在最坏情况下,空间重分配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(N2

saddsas注: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:

saddsdsaas①、压缩列表里要恰好有多个连续的、长度介于250 ~53 字节之间的节点,连锁更新才有可能被引发,而在实际中不常见。
saddsdsaas②、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。

压缩列表API:
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saddsas注:因为ziplistPush 、ziplistinsert 、ziplistDelete 和ziplistDeleteRange四个函数都有可能会引发连锁更新,所以它们的最坏复杂度都是O(N2)。

总结:

saddsas⒈压缩列表是一种为节约内存而开发的顺序型数据结构。

saddsas⒉压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一。

saddsas⒊压缩列表可以包含多个节点,每个节点可以保存一个字节数组或者整数值。

saddsas⒋添加新节点到压缩列表,或者从压缩列表中删除节点,可能会引发连锁更新操作但这种操作出现的几率并不高。

💖感谢各位暴击三连💖