Redis整数集合的实现原理和底层数据结构

建议先关注、点赞、收藏后再阅读。

Redis的整数集合（intset）是一种特殊的集合数据结构，它专门用于存储整数值。

它的实现原理如下：

1. intset由一个数组（contents）和三个标志（encoding、length、free）组成。

2. 数组contents用于存储实际的整数值，它采用紧凑的方式存储数据，不需要存储额外的元数据或指针。

3. 标志encoding表示整数集合的编码方式。它可以是int16、int32或int64，根据所存储的整数大小选择最小的编码方式，以节省内存。

4. 标志length表示整数集合的元素个数。

5. 标志free表示数组的空闲大小，即数组从最后一个元素到最后一个元素的末尾之间的空闲空间。

6. Redis通过连续的内存块来分配整数集合和相关元数据的空间。

7. 当添加新整数值到intset时，Redis会根据编码方式对新值进行处理：如果新值的大小小于当前编码方式最大值，那么将其以当前编码方式存储；否则，将其转换为更大的编码方式，再进行存储。

8. 当从intset中删除整数值时，Redis会对存储编码方式调整，并更新元数据。

9. Redis提供了一系列的操作函数来操作整数集合，例如添加整数、删除整数、查找整数等。这些函数会对整数集合及其中的整数值进行合理的处理和操作。

Redis的整数集合通过紧凑的数组方式存储整数值，并根据整数值的大小选择合适的编码方式，以达到高效地存储和操作整数集合的目的。

Redis整数集合的底层数据结构是有序数组。

优势：

• 内存紧凑：整数集合使用连续的内存存储整数，无需额外的指针和相关的内存管理开销，因此相比于Hash表等数据结构，整数集合在存储整数时能够更加紧凑。
• 快速查找：由于整数集合底层使用有序数组存储整数，并且支持二分查找算法，在插入、删除、查找等操作时具有较高的性能。
• 简单：整数集合相对于其他复杂的数据结构更加简单，仅包含了一些基本的操作方法，易于实现和维护。

适用场景：

由于整数集合在存储整数时具有紧凑、快速查找和简单的特点，适用于以下场景：

• 限定范围：当需要存储一组有序的整数，并且这些整数的范围比较小，整数集合是一个很好的选择。例如，用户ID、商品ID等。
• 集合运算：整数集合对于一些集合运算，如并集、交集和差集等操作具有高效的性能。对于存储的整数进行这些操作时，整数集合可以提供很好的支持。