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①. ZipList是一种特殊的双端链表,由一系列特殊编码的连续内存块组成。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为O(1) (oxff:11111111) type…
文章目录①. 压缩列表 - zipList②. 快递列表 - QuickList③. 跳表 - SkipList①. 压缩列表 - zipList
①. ZipList是一种特殊的双端链表,由一系列特殊编码的连续内存块组成。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为O(1) (oxff:11111111) typedef struct zlentry {unsigned int prevrawlensize; /* 上一个链表节点占用的长度*/unsigned int prevrawlen; /* 存储上一个链表节点的长度数值所需要的字节数 */unsigned int lensize; /* 存储当前链表节点长度数值所需要的字节数*/unsigned int len; /* 当前链表节点所占用长度 */unsigned int headersize; /* 当前链表节点的头部大小:prevrawlensize lensize. */unsigned char encoding; /* 编码方式*/unsigned char *p; /* 压缩链表以字符串的形式保存,该指针指向当前节点起始位置 */
} zlentry;②. ZipList中的Entry并不像普通链表那样记录前后节点的指针,因为记录两个指针要占用16个字节,浪费内存。而是采用了下面的结构
previous_entry_length:前一节点的长度,占1个或5个字节 如果前一节点的长度小于254字节,则采用1个字节来保存这个长度值 如果前一节点的长度大于254字节,则采用5个字节来保存这个长度值,第一个字节为0xfe,后四个字节才是真实长度数据encoding:编码属性,记录content的数据类型(字符串还是整数)以及长度,占用1个、2个或5个字节contents:负责保存节点的数据,可以是字符串或整数 ③. ZipListEntry中的encoding编码分为字符串和整数两种:如下所示④⑤所示 ④. 字符串:如果encoding是以00、01或者10开头,则证明content是字符串 例如,我们要保存字符串:ab和 “bc” ⑤. 整数:如果encoding是以11开始,则证明content是整数,且encoding固定只占用1个字节 例如,一个ZipList中包含两个整数值:“2和5” ⑥. ZipList的连锁更新问题
ZipList的每个Entry都包含previous_entry_length来记录上一个节点的大小,长度是1个或5个字节: 如果前一节点的长度小于254字节,则采用1个字节来保存这个长度值 如果前一节点的长度大于等于254字节,则采用5个字节来保存这个长度值,第一个字节为0xfe,后四个字节才是真实长度数据现在,假设我们有N个连续的、长度为250~253字节之间的entry,因此entry的previous_entry_length属性用1个字节即可表示,如图所示: 这个时候在头节点插入一个254byte的entry ⑦. ZipList特性:
压缩列表的可以看做一种连续内存空间的双向链表列表的节点之间不是通过指针连接,而是记录上一节点和本节点长度来寻址,内存占用较低如果列表数据过多,导致链表过长,可能影响查询性能增或删较大数据时有可能发生连续更新问题
⑧. 明明有链表了,为什么出来一个压缩链表?
普通的双向链表会有两个指针,在存储数据很小的情况下,我们存储的实际数据的大小可能还没有指针占用的内存大,得不偿失。ziplist是一个特殊的双向链表没有维护双向指针: prev next而是存储上一个entry的长度和当前entry的长度,通过长度推算下一个元素在什么地方链表在内存中一般是不连续的,遍历相对比较慢,而ziplist可以很好的解决这个问题头节点里有头节点里同时还有一个参数len,和string类型提到的SDS 类似,这里是用来记录链表长度的。因此获取链表长度时不用再遍历整个链表,直接拿到len值就可以了,这个时间复杂度是 O(1)
②. 快递列表 - QuickList ①. 问题1:ZipList虽然节省内存,但申请内存必须是连续空间,如果内存占用较多,申请内存效率很低。怎么办 为了缓解这个问题,我们必须限制ZipList的长度和entry大小。 ②. 问题2:但是我们要存储大量数据,超出了ZipList最佳的上限该怎么办 我们可以创建多个ZipList来分片存储数据 ③. 数据拆分后比较分散,不方便管理和查找,这多个ZipList如何建立联系 Redis在3.2版本引入了新的数据结构QuickList,它是一个双端链表,只不过链表中的每个节点都是一个ZipList ④. 为了避免QuickList中的每个ZipList中entry过多,Redis提供了一个配置项:list-max-ziplist-size来限制
如果值为正,则代表ZipList的允许的entry个数的最大值如果值为负,则代表ZipList的最大内存大小,分5种情况:(其默认值为 -2) -1:每个ZipList的内存占用不能超过4kb -2:每个ZipList的内存占用不能超过8kb -3:每个ZipList的内存占用不能超过16kb -4:每个ZipList的内存占用不能超过32kb -5:每个ZipList的内存占用不能超过64kb
⑤. ziplist压缩配置:list-compress-depth 0:表示一个quicklist两端不被压缩的节点个数。这里的节点是指quicklist双向链表的节点,而不是指ziplist里面的数据项个数,参数list-compress-depth的取值含义如下:
0: 是个特殊值,表示都不压缩。这是Redis的默认值1: 表示quicklist两端各有1个节点不压缩,中间的节点压缩2: 表示quicklist两端各有2个节点不压缩,中间的节点压缩3: 表示quicklist两端各有3个节点不压缩,中间的节点压缩 依此类推… ⑥. 以下是QuickList的和QuickListNode的结构源码: ⑦. 我们接下来用一段流程图来描述当前的这个结构 ⑧. QuickList的特点:
是一个节点为ZipList的双端链表节点采用ZipList,解决了传统链表的内存占用问题控制了ZipList大小,解决连续内存空间申请效率问题中间节点可以压缩,进一步节省了内存
③. 跳表 - SkipList
①. SkipList(跳表)首先是链表,但与传统链表相比有几点差异:
元素按照升序排列存储节点可能包含多个指针,指针跨度不同
②. 源码分析 ③. SkipList的特点:
跳跃表是一个双向链表,每个节点都包含score(分数)和ele(内容)值节点按照score值排序,score值一样则按照ele字典排序每个节点都可以包含多层指针,层数是1到32之间的随机数不同层指针到下一个节点的跨度不同,层级越高,跨度越大增删改查效率与红黑树基本一致,实现却更简单
