Redis有序集合zset的底层实现

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1. 编码

zset的编码有ziplistskiplist两种。

底层分别使用ziplist(压缩链表)skiplist(跳表)实现。

  • 什么时候使用ziplist什么时候使用skiplist?

当zset满足以下两个条件的时候,使用ziplist:

  1. 保存的元素少于128个
  2. 保存的所有元素大小都小于64字节

不满足这两个条件则使用skiplist。

(注意:这两个数值是可以通过redis.confzset-max-ziplist-entrieszset-max-ziplist-value选项 进行修改。)


2. 实现

  • ziplist编码

关于什么是ziplist(压缩链表),可以参见这篇文章:Redis源码分析-压缩列表ziplist

ziplist 编码的有序集合对象使用压缩列表作为底层实现,每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存,第一个节点保存元素的成员,第二个节点保存元素的分值。并且压缩列表内的集合元素按分值从小到大的顺序进行排列,小的放置在靠近表头的位置,大的放置在靠近表尾的位置。

从小到大排列

ziplist结构

  • skiplist编码

skiplist 编码的有序集合对象使用 zet 结构作为底层实现,一个 zset 结构同时包含一个字典和一个跳表:

typedef struct zset{
     //跳跃表
     zskiplist *zsl;
     //字典
     dict *dice;
} zset;

字典的键保存元素的值,字典的值则保存元素的分值;跳跃表节点的 object 属性保存元素的成员,跳跃表节点的 score 属性保存元素的分值。

这两种数据结构会通过指针来共享相同元素的成员和分值,所以不会产生重复成员和分值,造成内存的浪费。

说明:其实有序集合单独使用字典或跳跃表其中一种数据结构都可以实现,但是这里使用两种数据结构组合起来,原因是假如我们单独使用 字典,虽然能以 O(1) 的时间复杂度查找成员的分值,但是因为字典是以无序的方式来保存集合元素,所以每次进行范围操作的时候都要进行排序;假如我们单独使用跳跃表来实现,虽然能执行范围操作,但是查找操作有 O(1)的复杂度变为了O(logN)。因此Redis使用了两种数据结构来共同实现有序集合。


参考资料:

  1. Redis详解(五)------ redis的五大数据类型实现原理
  2. Redis源码分析-压缩列表ziplist