在 Redis 中,有一种数据类型,当在存储的时候会同时采用两种数据结构来进行分别存储,那么 Redis 为什么要这么做呢?这么做会造成同一份数据占用两倍空间吗?
五种基本类型之集合对象Redis 中的集合对象是一个包含字符串类型元素的无序集合,集合中元素唯一不可重复。
集合对象的底层数据结构有两种:intset 和 hashtable。内部通过编码来进行区分:
编码属性 描述 object encoding命令返回值OBJ_ENCODING_INTSET 使用整数集合实现的集合对象 intset
OBJ_ENCODING_HT 使用字典实现的集合对象 hashtable
intset 编码
intset(整数集合)可以保存类型为 int16_t,int32_t,int64_t 的整数值,并且保证集合中没有重复元素。
intset 数据结构定义如下(源码 inset.h 内):
下图就是一个 intset 的集合对象存储简图:
encoding在 intset 内部的 encoding 记录了当前整数集合的数据存储类型,主要有三种:
INTSET_ENC_INT16
此时 contents[] 内的每个元素都是一个 int16_t 类型的整数值,范围是:-32768 ~ 32767(-2 的 15 次方 ~ 2 的 15 次方 - 1)。
INTSET_ENC_INT32
此时 contents[] 内的每个元素都是一个 int32_t 类型的整数值,范围是:-2147483648 ~ 2147483647(-2 的 31 次方 ~ 2 的 31 次方 - 1)。
INTSET_ENC_INT64
此时 contents[] 内的每个元素都是一个 int64_t 类型的整数值,范围是:-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807(-2 的 63 次方 ~ 2 的 63 次方 - 1)。
contents[] 虽然结构的定义上写的是 int8_t 类型,但是实际存储类型是由上面的 encoding 来决定的。
整数集合的升级假如一开始整数集合中的元素都是 16 位的,采用 int16_t 类型来存储,此时需要再存储一个 32 位的整数,那么就需要对原先的整数集合进行升级,升级之后才能将 32 位的整数存储到整数集合内。这就涉及到了整数集合的类型升级,升级过程主要有 4 个步骤:
根据新添加元素的类型来扩展底层数组空间的大小,按照升级后现有元素的位数来分配新的空间。
将现有的元素进行类型转换,并将转换类型后的元素从后到前逐个重新放回到数组内。
将新元素放到数组的头部或者尾部(因为触发升级的条件就是当前数组的整数类型无法存储新元素,所以新元素要么比现有元素都大,要么就比现有元素都小)。
将 encoding 属性修改为最新的编码,并且同步修改 length 属性。
PS:和字符串对象的编码一样,整数集合的类型一旦发生升级,将会保持编码,无法降级。
升级示例
假如我们有一个集合存储的 encoding 是 int16_t,内部存储了 3 个元素:
这时候需要插入一个整数 50000,发现存储不下去,而 50000 是一个 int32_t 类型整数,所以需要申请新空间,申请空间大小为 4 * 32 - 48=80。
现在新的数组内要放置 4 个元素,原来的数组排在第 3,所以需要将升级后的 3 移动到 64-95 位。
继续将升级后的 2 移动到 32-63 位。
继续将升级后的 1 移动到 0-31 位。
然后会将 50000 放到 96-127 位。
最后会修改 encoding 和 length 属性,修改之后就完成了本次的升级。
hashtable 编码hashtable 结构在前面讲述哈希对象的时候进行过详细分析,想详细了解的可以点击这里。
intset 和 hashtable 编码转换当一个集合满足以下两个条件时,Redis 会选择使用 intset 编码:
集合对象保存的所有元素都是整数值。