Redis原理篇（ZipList压缩列表）

一 ：ZipList概述

1.基础结构

ZipList是一种特殊的“双向链表”，但其实并不是链表，而是一段连续的内存空间，可以在任意一端进行压入/弹出操作。并且该操作的时间复杂度是O(1)

结构如下图：

现在对每一个部分进行解释：

zlbytes:存该压缩列表的总字节数，byte即字节

zltail:存最后一个节点到压缩列表的其实地址之间的字节数

zllen：存的是总entry的个数

entry：即节点

zlend：压缩列表的结束标志，并且值是固定的：0xff

这里补充一点进制基础：

(1) 0x表示这是16进制数；

(2) 16进制的每一个16进制位可以表示二进制的4个比特位，8个比特位即一个字节。

因为一个比特位有1和0这两种可能，4个比特位就是2的4次方，即能表示0到15这16个不同的值，刚好就是16进制的一个16进制位能表示的值。

(3) 所以用16进制来表示2进制能使二进制数据更紧凑。

结合下图更容易理解：?

?下图是每个部分所占字节数：

有没有注意到一个问题，为什么这里的entry的长度是不确定的？

像数组，只要确定了数组的类型，就能知道其每个节点所占字节数，为什么这里的不确定的呢？

这就需要我们来聊聊entry的结构了 。

2.压缩列表中entry的结构

Ziplist的entry不像普通双端链表那样记录前后节点的指针，因为记录2个指针要16个字节，比较浪费内存。

Ziplist中的entry采用的如下的结构：

previous_entry_length:存前一个节点的总字节数，占1或5个字节。

• 如果前一个节点的长度小于254字节，就采用1个字节来保存这个长度值，? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 因为1个字节8个比特位，能表示（2的8次方-1）的值。
• ?如果前一个节点的长度大于或等于254字节，则采用5个字节来保存这个长? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?度值，并且第一个字节是0xfe，后四个字节才是真实长度数据

encoding：存该节点的内容的编码，用来区分content是（自负床还是整数），并且存了? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?content的长度，占1，2或者5个字节稍后有详细解释

content：存该节点的数据，可以是字符串或整数。

3.压缩列表怎么双向遍历？

压缩列表的entry既然没有存前后2个节点的指针，那么怎么双向遍历呢？

3.1 正序

先说正序：正序时，已知当前entry的起始地址，要知道当前节点的下一个节点，前面有提到过，压缩列表是连续的一片内存空间，所以只要将当前节点的起始地址加上该节点总占字节数（）即可，那这个当前节点所占字节数怎么算呢？

节点所占字节数 = previous_entry_length所占字节数 + encoding所占字节数 + encoding里面的所存content的长度

也就是三个部分的字节数相加，只不过content所占字节数要通过encoding里面获取。

3.2 逆序

再说逆序：逆序时，已知当前entry的起始地址，只要用当前entry的起始地址减去previous_entry_length就是前一个节点的起始地址了。因为previous_entry_length存的就是前一个节点总占字节数。

4.encoding编码

4.1 字符串

前面2个比特位用来标记该content是字符串，以第一种为例

00标记该content是字符串，剩余6位存content的所占字节，2的6次方-1是63，所以content的长度最大值是63个字节。

这样说可能不太清楚，举例说明：

现在我们要存“ab” 和 “cd”这两个字符串，即第一个节点存ab，第二个节点存cd

首先存ab:

previous_entry_length:

因为这是第一个节点，所以前一个节点的所占字节数为0

所以previous_entry_length = 00000000

encoding:

因为ab是字符串，并且字符串ab所占字节数为2，所以前2位是00，占字节数是2，

所以encoding =00000010

content：a的ASCII值是97，就是二进制01100001；

b的ASCII值是98，就是二进制01100010.

所以存在entry中是这样的

转化成16进制是这样的：

然后来存cd：

previous_entry_length:

这是第二个节点，前一个节点的总占字节数为1+1+2=4

所以previous_entry_length = 00000101

encoding:

因为cd是字符串，并且字符串cd所占字节数为2，所以前2位是00，占字节数是2，

所以encoding =00000010

content：c的ASCII值是99，就是二进制01100010；

d的ASCII值是100，就是二进制01100011

所以存在entry中是这样的

所以整个ziplist是这样的

4.2 整数

如果encoding是以11开始，就表示content存的是整数