浅谈redis整数集为什么不能降级浅谈redis整数集为什么不能降级

前言
基本结构
何时使用intset
intset
添加元素
类型变动
升级
加入65535
旧数据移位
降级
为什么不实现降级
小结

前言整数集合相信有的同学没有听说过，因为redis对外提供的只有封装的五大对象！而我们本系列主旨是学习redis内部结构。内部结构是redis五大结构重要支撑！
前面我们分别从redis内部结构分析了redis的List、Hash、Zset三种数据结构了。今天我们再来分析set数据结构内部是如何存储的

基本结构在src/t_set.c中我们发现这样一段代码

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由此我们可知在set中是由两种数据结构构成的： hashtable+intset 。关于redis内部其他的结构我专门在【redis专栏中有介绍】。hashtable不是我们今天的主角，我们今天先分析intset俗称整数集合。

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从上图中我们可以看出，我构造了两个set集合分别为【commonset】、【cs】。两个集合前者存储字符串、后者专门存储数字。
我们在通过object encoding key 来查看下两个集合的底层数据结构，发现一个是hashtable 一个是intset 。这也验证了我们上面对set基本结构的描述。
在redis中对外提供五大类型实际上都是redis的一个抽象对象叫做redisobject。在内部映射了我们redis内部的数据结构

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针对commonset和cs两个集合在内部数据结构大概可以这么理解

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何时使用intset 你可以单纯的认为只要是数字就会使用intset结构来存储，我恐怕要给你当头一棒了。实际上并不是这样
需要同时满足以下两个条件：

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intset

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图中表示的很清楚了，在intset中的encoding有三种取值分别代表contents保存数据类型。这里有人可能会有疑问了contents的类型不就是int8_t吗？为什么还需要encoding呢？这里通过源码跟踪内部的确跟int8_t没啥关系。而且数据的默认类型就是int16_t 。关于length这里无需太多解释，记住一点表示contents元素的个数并非表示contents数组的长度！
了解intset的同学都知道在encoding三种取值范围中涉及了升级的操作！在讲升级之前我们先来了解下C、C++中int的取值范围是如何定义的
int8_t的取值范围是【-128,127】。类似于java中byte占1个字节也就是8位。他的取值范围是

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添加元素

sadd juejin -123sadd juejin -6sadd juejin 12sadd juejin 56sadd juejin 321

juejin这个key内部就是intset 。

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上面我们添加了5个元素且这五个元素的长度都在16之内！所以当前的intset的encoding=INTSET_ENC_INT16。-123在contents中占前16位。
所以当前五个元素占contents的长度是16*5=80 ；
注意set在存储int类型数据时，内部是按照从小到大的顺序存储的。

类型变动

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上面的问题不知道你有没有考虑过，或者说有没有遇到过！intset默认是int16位，正如我们上面添加的五个元素。加入此时我们添加第6个元素是65535(32位)。那么此时16位的长度就不够存储了这个时候intset会怎么做！
另外当我们添加第6个元素后又将65535删除了之后，结构和添加之前是否一样！下面我们带着这两个问题来一探究竟！！！

升级首先我们针对第一问题来看看。原来五个元素都是16位就可以满足了，这个时候添加的65535是32位长度的。那么是不是可以直接追加32位分配给65535呢？
答案是肯定不行，首先直接追加无法保证数组元素的大小顺序！其次如果前五个分别是16位，第6个是32位那么在intset结构中没有多余的字段来进行标记。也就是说在解析的时候就无法判断应该解析16位还是32位了.
redis为了方便解析所以在有高长度加入时会将整个contents进行升级。意思就是将整个contents先进行扩容，然后在重新填充数据

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加入65535 首先根据length可以确定扩容后元素个数为6 ，每个占位32，所以contents长度为32*6=192 。此时前80位内容保持不变

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旧数据移位开辟了足够的空间后，我们就可以对旧数据进行移位了这里我们从原数组的末尾开始移动，在移动之前需要明确在新数组中的排序位置。此时我们首先将321进行比对确定在新数组中他的排名是第五名，那么他将占用新contents中128~159区间。

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最终前5 个元素就会被移动好。

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最后将新加入的元素填充进去。当发生升级时肯定是因为新元素的长度大于原有长度了。那么他的值一定会是在新数组的两端。负数在最左侧，正数在最右侧

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降级接下来就是第二个问题当新加入的65535又被删除了redis该怎么办，这个时候元素长度实际16位就可以满足了，但是此时encoding却是32位的。按照我的看法应该在实现降级！
但是遗憾的是redis并没有，那么请思考为什么没有？如果让你实现你将如何实现

为什么不实现降级当加入元素超过当前长度我们很容易就知道此时需要进行升级操作，但是当我们删除一个数据时我们如何判断是否需要降级却很困难，我们需要重新遍历一遍剩下的元素是否小于当前长度，实现复杂度O(N) 。这就是为什么不进行降级原因之一
你可能会说重新遍历一遍很快的反正在内存中，那么你有没有想过如果降级之后又遇到升级情况，这样来回的升级降级就降低了我们程序的性能了。我们知道升级是必须的所以这里降级redis采取的是忽略的策略

小结