Redis数据结构之intset的实例详解

介绍

Redis是一个高性能的key-value存储系统，支持多种数据结构。其中，intset是Redis内置的一种特殊的数据结构，它可以高效地存储整型数据。

本篇文章将介绍intset的基本特性、底层实现以及相关用例，以便读者能够更好地了解该数据结构在Redis中的应用。

intset的基本特性

intset是一个有序的整型集合，可以同时存储int16_t、int32_t和int64_t类型的整数数据。在使用intset时，需要注意以下几个关键点：

• intset中的元素是从小到大排序的；
• intset中的元素是唯一的，即不允许存在重复元素；
• intset中的元素是紧凑存储的，它会根据实际情况动态调整所需空间大小。

intset的底层实现

intset的内部结构体定义如下：

typedef struct intset {
    uint32_t encoding;  // 元素编码方式
    uint32_t length;    // 元素个数
    int8_t contents[];  // 数据缓冲区
} intset

其中，encoding字段表示intset所使用的元素编码方式，它可以取3种值：

• INTSET_ENC_INT16：表示用int16_t类型存储元素；
• INTSET_ENC_INT32：表示用int32_t类型存储元素；
• INTSET_ENC_INT64：表示用int64_t类型存储元素。

length字段表示intset中元素的个数，contents字段是一个可变长度的数组，存储实际的元素数据。

intset的元素是有序存储的，它是通过跳表的方式实现的。例如，我们向一个intset中添加3个整数1、2、3，那么其底层结构可能是这样的：

+------------------------+
| encoding (INTSET_ENC_8) |
+------------------------+
| length (3)              |
+-----+-----+-----+-------+
| 0x01| 0x02| 0x03|   |
+-----+-----+-----+-------+

在添加元素时，intset会先查询当前元素的编码方式，如果当前intset没有元素，那么将其设置为添加第一个数据的数据类型，否则比较当前元素的值与当前intset的编码方式，以判断是否需要升级编码类型。

同时，为了保证intset的立即性，intset中的元素会压缩存储，即将存储数据的缓冲区按照元素编码的方式压缩，以尽量减少占用空间。

示例说明

示例一：表示小于1000的随机数集合

127.0.0.1:6379> SADD intset1 88 100 2 999 256 128
(integer) 6
127.0.0.1:6379> SINTERSTORE intset2 intset1
(integer) 4
127.0.0.1:6379> SMEMBERS intset2
1) "2"
2) "88"
3) "128"
4) "256"

在以上示例中，我们使用了intset存储一个小于1000的随机数集合。通过SADD命令将6个随机数添加到名为intset1的集合中，然后通过SINTERSTORE命令将intset1与自身做交集，交集结果存储在名为intset2的集合中。

最后，我们使用SMEMBERS命令查看intset2中存储的元素，可见，intset2中存储的元素已经按照从小到大的顺序排列。

示例二：利用intset完成二进制集合的存储

二进制集合是Redis提供的一种集合类型，与普通集合不同的是，它可以存储字符串类型的数据。在Redis中，二进制集合使用字符串类型存储，并通过特殊的编码方式实现集合功能。

在二进制集合中，每个元素都可以看作是一个0或1的二进制位，最多可以存储512M的数据。用普通的字符串类型存储这样的集合容易占用大量空间，为了解决这个问题，我们可以使用intset。

例如，我们想要存储以下二进制数据：

0 1 1 0 0 1 0 1  // 二进制表示为11001010

通过以下命令可以将该二进制数据存储在名为intset3的集合中：

127.0.0.1:6379> SADD intset3 202
(integer) 1

以上命令将十进制数据202存储在intset3中，因为202的二进制表示为11001010，所以实际上它就是我们想要存储的二进制数据。

最后，我们可以通过以下命令验证intset3中是否存储了我们想要的二进制数据：

127.0.0.1:6379> SMEMBERS intset3
1) "202"

通过上述示例，我们知道了如何利用intset实现二进制集合的存储。需要注意的是，这样的存储方式只适用于二进制集合，对于普通的字符串集合，不适合采用该方式。