Redis的集合底层实现精妙机制运行效率高（redis的集合底层实现）
Redis的集合底层实现：精妙机制运行效率高
Redis是一款高性能的NoSQL数据库，集合是其中重要的数据结构之一。它的底层实现非常精妙，基于跳表和字典实现的结构，让集合操作的运行效率非常高。
集合的底层数据结构
Redis的集合底层数据结构是由两个结构体组成的：
“`c
typedef struct {
//表示集合的字典
dict *dict;
} dictSet;
typedef struct {
//表示集合的跳表
zskiplist *zsl;
} zset;
其中，dictSet结构体利用了字典结构dict，在代码中实现如下：
```ctypedef struct dict {
dictType *type; void *privdata;
dictht ht[2]; unsigned long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
int iterators; /* number of iterators currently running */} dict;
另外一个zset结构体则利用了跳表结构zskiplist，在代码中实现如下：
“`c
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tl;
unsigned long length;
int level;
} zskiplist;
typedef struct zskiplistNode {
robj *obj;
double score;
struct zskiplistNode *backward;
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward;
unsigned int span;
} level[];
} zskiplistNode;
从这两个结构体可以看出，在Redis中，集合被实现了两种不同的方式，一种是字典结构，另一种是跳表结构。其中字典结构的实现比较简单，直接利用了dict结构，而跳表结构则比较复杂，利用了zskiplistNode结构以及一些操作跳表的函数。
集合的操作
Redis的集合提供了大量的操作方法，如添加元素、删除元素、判断元素是否存在、求并集、求交集、求差集等。下面以添加元素为例，看看Redis是如何实现集合的操作的。
以添加元素为例，Redis提供了两种不同的方法，一种是使用字典结构实现，一种是使用跳表结构实现。这两种方法的实现代码如下：
使用字典：
```cint dictAdd(dict *d, void *key, void *val)
{ dictEntry *entry = dictAddRaw(d,key,NULL);
if (!entry) return DICT_ERR; dictSetVal(d, entry, val);
return DICT_OK;}
使用跳表：
“`c
zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, robj *obj) {
zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];
int i, level;
assert(!isnan(score));
x = zsl->header;
for (i = zsl->level-1; i >= 0; i–) {
/* store rank that is crossed to reach the insert position */
rank[i] = i == (zsl->level-1) ? 0 : rank[i+1];
while (x->level[i].forward &&
(x->level[i].forward->score
(x->level[i].forward->score == score &&
compareStringObjects(x->level[i].forward->obj,obj)
rank[i] += x->level[i].span;
x = x->level[i].forward;
}
update[i] = x;
}
/* we assume the element is not already inside, since we allow duplicated
* scores, and the re-insertion of score and redisObject is rare enough
* to just handle it with O(N) brute force search. */
level = zslRandomLevel();
if (level > zsl->level) {
for (i = zsl->level; i
rank[i] = 0;
update[i] = zsl->header;
update[i]->level[i].span = zsl->length;
}
zsl->level = level;
}
x = zslCreateNode(level,score,obj);
for (i = 0; i
x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;
update[i]->level[i].forward = x;
x->level[i].span = update[i]->level[i].span – (rank[0] – rank[i]);
update[i]->level[i].span = (rank[0] – rank[i]) + 1;
}
for (i = level; i level; i++) {
update[i]->level[i].span++;
}
x->backward = (update[0] == zsl->header) ? NULL : update[0];
if (x->level[0].forward)
x->level[0].forward->backward = x;
else
zsl->tl = x;
zsl->length++;
return x;
}
通过分析代码可以发现，虽然Redis使用了两种不同的数据结构来实现集合，但是在具体操作这些数据结构上，两者的代码是非常相似的。
集合的优点
利用跳表和字典结构实现的集合，有以下几个优点：
1.查找速度快：跳表是一种高级数据结构，能够在运行时达到O(log n)的平均速度，因此Redis内部使用跳表的方式能够大大提高集合操作的效率。
2.插入和删除速度快：跳表是链表的变种，因此它具有链表的插入和删除速度快的优点，具有O(1)的插入和删除时间复杂度。
3.支持有序集合：集合的有序集合可以在哪些元素之间引入一个排序关系，从而提供了一些额外的功能，例如范围查找操作。
结语
Redis内部使用跳表和字典结构来实现集合，可以提供非常高效的操作速度，而且也保证了集合的数据完整性和安全性。对于Redis的使用者来说，了解Redis集合的底层实现对于合理利用Redis更加高效，可以让Redis发挥出更大的作用。
