Redis中有序集合的内部如何实现

有序集合的内部实现

有两种内部实现方式可以用于有序集合，分别是压缩列表（ziplist）和跳跃表（skiplist）。接下来，我们分别进行详细的了解。

以压缩列表作为内部实现

当有序集合的元素个数小于zset-max-ziplist-entries（默认为128个），并且每个元素成员的长度小于zset-max-ziplist-value（默认为64字节）的时候，使用压缩列表作为有序集合的内部实现。

每个集合元素由两个紧挨在一起的两个压缩列表结点组成，其中第一个结点保存元素的成员，第二个结点保存元素的分支。通过按照分数的大小顺序将压缩列表中的元素依次排列在一起，可以有效地减少内存空间的使用。

举个例子，我们使用zadd命令创建一个以压缩列表为实现的有序集合：

127.0.0.1:6379> zadd one-more-zset 1 one 2 two 3 three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange one-more-zset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-zset
"ziplist"

以跳跃表作为内部实现

当有序集合的元素个数大于等于zset-max-ziplist-entries（默认为128个），或者每个元素成员的长度大于等于zset-max-ziplist-value（默认为64字节）的时候，使用跳跃表作为有序集合的内部实现。

此时，在有序集合中其实包含了两个结构，一个是跳跃表，另一个是哈希表。

在跳跃表中，所有元素按照从小到大的顺序排列。跳跃表的结点中的object指针指向元素成员的字符串对象，score保存了元素的分数。通过跳跃表，Redis可以快速地对有序集合进行分数范围、排名等操作。

在哈希表中，为有序集合创建了一个从元素成员到元素分数的映射。在键值对中，键是字符串对象并指向元素成员，而值则保存了元素的分数。通过哈希表，Redis可以快速查找指定元素的分数。

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虽然有序集合同时使用跳跃表和哈希表，但是这两种数据结构都使用指针共享元素中的成员和分数，不会额外的内存浪费。

举个例子，我们使用zadd命令创建一个以跳跃表为实现的有序集合：

127.0.0.1:6379> zadd one-more-zset 1 long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange one-more-zset 0 -1
1) "long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-zset
"skiplist"

内部实现的转换

当一个有序集合是以压缩列表作为内部实现时，再向这个有序集合添加较长的元素成员，或向这个有序集合的元素个数过多时，那么这个有序集合就会转换为以跳跃表作为内部实现。使用压缩列表作为内部实现的有序集合不会转换为跳跃表。

举个例子，我们先创建一个以压缩列表作为内部实现的有序集合：

127.0.0.1:6379> zadd one-more-zset 1 one 2 two 3 three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange one-more-zset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-zset
"ziplist"

然后，再向它添加一个较长成员的元素，它就是转换为以跳跃表作为内部实现：

127.0.0.1:6379> zadd one-more-zset 4 long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange one-more-zset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
4) "long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-zset
"skiplist"

然后，再把那一个较长成员的元素从有序集合中移除，有序集合依然是以跳跃表作为内部实现：

127.0.0.1:6379> zrem one-more-zset long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange one-more-zset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-zset
"skiplist"