redis源碼分析教程之壓縮鏈表ziplist詳解-創(chuàng)新互聯(lián)

前言

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壓縮列表（ziplist）是由一系列特殊編碼的內(nèi)存塊構(gòu)成的列表，它對(duì)于Redis的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)化有著非常重要的作用。這篇文章總結(jié)一下redis中使用非常多的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)壓縮鏈表ziplist。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在redis中說(shuō)是無(wú)處不在也毫不過(guò)分，除了鏈表以外，很多其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是用它進(jìn)行過(guò)渡的，比如前面文章提到的SortedSet。下面話不多說(shuō)了，來(lái)一起看看詳細(xì)的介紹吧。

一、壓縮鏈表ziplist數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

首先從整體上看下ziplist的結(jié)構(gòu)，如下圖：

壓縮鏈表ziplist結(jié)構(gòu)圖

可以看出字段很多，字節(jié)大小也不同，但這也就是壓縮鏈表的精髓所在了，我們依次總結(jié)一下。

 

字段	含義
zlbytes	該字段是壓縮鏈表的第一個(gè)字段，是無(wú)符號(hào)整型，占用4個(gè)字節(jié)。用于表示整個(gè)壓縮鏈表占用的字節(jié)數(shù)（包括它自己）。
zltail	無(wú)符號(hào)整型，占用4個(gè)字節(jié)。用于存儲(chǔ)從壓縮鏈表頭部到最后一個(gè)entry（不是尾元素zlend）的偏移量，在快速跳轉(zhuǎn)到鏈表尾部的場(chǎng)景使用。
zllen	無(wú)符號(hào)整型，占用2個(gè)字節(jié)。用于存儲(chǔ)壓縮鏈表中包含的entry總數(shù)。
zlend	特殊的entry，用來(lái)表示壓縮鏈表的末尾。占用一個(gè)字節(jié)，值恒為255。

總結(jié)為ziplist的頭跟尾，下面再總結(jié)一下重中之重的entry字段。

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)entry由prevlen，encoding，entry-data三個(gè)字段組成，但當(dāng)entry是個(gè)很小的整數(shù)時(shí)，會(huì)根據(jù)編碼省略掉entry-data字段。下面依次進(jìn)行總結(jié)：

首先是字段prevlen：表示前一個(gè)entry的長(zhǎng)度，有兩種編碼方式。

• 當(dāng)長(zhǎng)度小于255字節(jié)時(shí)，用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)。
• 當(dāng)長(zhǎng)度大于等于255時(shí)，用五個(gè)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)，其中第一個(gè)字節(jié)會(huì)被設(shè)置為255表示前一個(gè)entry的長(zhǎng)度由后面四個(gè)字節(jié)表示。

然后是字段encoding：它會(huì)根據(jù)當(dāng)前元素內(nèi)容的不同會(huì)采用不同的編碼方式，如下：

1、如果元素內(nèi)容為字符串，encoding的值分別為：

00xx xxxx ：00開(kāi)頭表示該字符串的長(zhǎng)度用6個(gè)bit表示。

01xx xxxx | xxxx xxxx ：01開(kāi)頭表示字符串的長(zhǎng)度由14bit表示，這14個(gè)bit采用大端存儲(chǔ)。

1000 0000 | xxxx xxxx | xxxx xxxx | xxxx xxxx | xxxx xxxx ：10開(kāi)頭表示后續(xù)的四個(gè)字節(jié)為字符串長(zhǎng)度，這32個(gè)bit采用大端存儲(chǔ)。

2、如果元素內(nèi)容為數(shù)字，encoding的值分別為：

1100 0000：表示數(shù)字占用后面2個(gè)字節(jié)。

1101 0000：表示數(shù)字占用后面4個(gè)字節(jié)。

1110 0000：表示數(shù)字占用后面8個(gè)字節(jié)。

1111 0000 ：表示數(shù)字占用后面3個(gè)字節(jié)。

1111 1110 ：表示數(shù)字占用后面1個(gè)字節(jié)。

1111 1111 ：表示壓縮鏈表中最后一個(gè)元素（特殊編碼）。

1111 xxxx ：表示只用后4位表示0~12的整數(shù)，由于0000，1110跟1111三種已經(jīng)被占用，也就是說(shuō)這里的xxxx四位只能表示0001~1101，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是數(shù)字1~13，但是redis規(guī)定它用來(lái)表示0~12，因此當(dāng)遇到這個(gè)編碼時(shí)，我們需要取出后四位然后減1來(lái)得到正確的值。

最后是字段entry-data：如果元素的值為字符串，則保存元素本身的值。如果元素的值為很小的數(shù)字（按上面編碼規(guī)則即0~12），則沒(méi)有該字段。

壓縮鏈表的編碼非常復(fù)雜，但這也正是該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精髓所在，一起來(lái)看一個(gè)例子吧：

注：這個(gè)例子是redis源碼中提到的

//由元素2，5組成的壓縮鏈表
[0f 00 00 00] [0c 00 00 00] [02 00] [00 f3] [02 f6] [ff]
 |  |  | | | |
 zlbytes zltail entries "2" "5" end
//字符串"Hello World"編碼后的內(nèi)容
[02] [0b] [48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64]

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