压缩列表概述
压缩列表是列表键和哈希表的底层实现之一。
当一个列表键只包含少量列表项,并且每个列表项要么就是小整数值, 要么就是长度比较短的字符串,那么 Redis 就会使用压缩列表来做列表键的底层实现。
另外, 当一个哈希键只包含少量键值对, 并且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, 那么 Redis 就会使用压缩列表来做哈希键的底层实现。
压缩列表的组成
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。
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
属性 | 类型 | 长度 | 用途 |
---|---|---|---|
zlbyte | uint32_t | 4字节 | 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 | uint32_t | 4字节 | 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 | uint16_t | 2 字节 | 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 | uint8_t | 1 字节 | 特殊值 0xFF (十进制 255 ),用于标记压缩列表的末端。 |
压缩列表节点的构成
字节数组可以是以下三种长度的其中一种:
- 长度小于等于 63 (2^{6}-1)字节的字节数组;
- 长度小于等于 16383 (2^{14}-1) 字节的字节数组;
- 长度小于等于 4294967295 (2^{32}-1)字节的字节数组;
整数值则可以是以下六种长度
- 4 位长,介于 0 至 12 之间的无符号整数;
- 1 字节长的有符号整数;
- 3 字节长的有符号整数;
- int16_t 类型整数;
- int32_t 类型整数;
- int64_t 类型整数。
每个压缩列表节点都由 prevIoUs_entry_length 、 encoding 、 content 三个部分组成
prevIoUs_entry_length
所以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。
prevIoUs_entry_length:以字节为单位, 记录了压缩列表中前一个节点的长度。
prevIoUs_entry_length:属性的长度可以是 1 字节或者 5 字节:
- 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。
- 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。
encoding
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、两字节或者五字节长, 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 | 编码长度 | content 属性保存的值 |
---|---|---|
00bbbbbb | 1 字节 | 长度小于等于 63 字节的字节数组。 |
01bbbbbb xxxxxxxx | 2 字节 | 长度小于等于 16383 字节的字节数组。 |
10______ aaaaaaaa bbbbbbbb cccccccc dddddddd | 5 字节 | 长度小于等于 4294967295 的字节数组。 |
整数编码
编码 | 编码长度 | content 属性保存的值 |
---|---|---|
11000000 | 1 字节 | int16_t 类型的整数。 |
11010000 | 1 字节 | int32_t 类型的整数。 |
11100000 | 1 字节 | int64_t 类型的整数。 |
11110000 | 1 字节 | 24 位有符号整数。 |
11111110 | 1 字节 | 8 位有符号整数。 |
1111xxxx | 1 字节 | 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。 |
content
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。
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