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4、Redis数据结构——整数集合-intset

整数集合

整数集合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。

1、整数集合实现:

整数集合是redis用于保存整数值的集合抽象数据结构,它可以可以保存类型位int16_t、int32_t、int64_t的整数值,并且保证集合中不会出现重复元素。

typedef struct intset {     
uint32_t encoding;//编码方式     
uint32_t length;//集合包含的元素数量     
int8_t contents[];//保存元素的数组 
} intset; 

contents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。

length属性记录了整数集合包含的元素数量,也即是contents数组的长度。

虽然intset结构将contents属性声明为int8 t类型的数组,但实际上contents数组真正类型取决于encoding属性的值:【INTSET_ENC_INT16、INTSET_ENC_INT32、INTSET_ENC_INT64

2、升级

每当我们要讲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元素类型长时,整数集合都需要先进行升级(upgrade),然后才能将新元素添加到整数集合里面

假如当前的整数集合中只有一个数字2,那么我们用16位的整数的数组就可以放下。当此时进来一个大于32767(16 位整数的最大值) 的整数,我们就需要将当前的整数数组升级成一个 32 位整数的数组,同时,要将原来的所有整数转换成新的编码。

升级整数集合并添加新元素共分为三步进行:

1、 根据新元素的类型,扩张整数集合底层数组的空间大小,并为新元素分配空间。

2 、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继续放置到正确的位上,而且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。

3、 将新元素添加到底层数组里面

2.1、升级好处

整数集合的升级策略有两个好处,一个是提升整数集合的灵活性,另一个是尽可能地节约内存

提升灵活性: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到同一个数据结构里。

节约内存:如果直接让数组使用int64_t类型作为整数集合底层实现。但是实际保存的是int16_t类型或者int32_t类型值,从而出现浪费内存的情况。

2.2、降级

不支持降级,一旦对数组进行了升级,编码会一直保持升级后的状态。

重点回顾:

  • 整数集合是集合键的底层实现之一
  • 整数集合的底层实现为数组,数组以有序、无重复方式保存集合元素,在有需要时,会根据新添加元素的类型,改变这个数组的类型
  • 升级带来了灵活性并且尽可能节约内存
  • 只支持升级,不支持降级

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