redis底层数据结构——整数集合

定义

整数集合（intset）是集合键的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

内部实现

整数集合（intset）是Redis用于保存整数值的集合抽象数据结构，它可以保存类型为 int16_t、int32_t 或者 int64_t 的整数值，并且保证集合中不会出现重复元素。

``
typedef struct intset {

//编码方式
uint32_t encoding；

//集合包含的元素数量
uint32_t length；

//保存元素的数组
int8_t contentst[] ;

} intset ;
``

• contents数组是整数集合的底层实现：整数集合的每个元素都是contents数组的个数组项（item），各个项在数组中按值的大小从小到大有序地排列，并且数组中不包含任何重复项。
• length属性记录了整数集合包含的元素数量，也即是contents数组的长度。
• encoding实际编码。

升级

每当我们要将一个新元素添加到整数集合里面，并且新元素的类型比整数集合现有所有元素的类型都要长时，整数集合需要先进行升级（upgrade），然后才能将新元素添加到整数集合里面。

升级整数集合并添加新元素共分为三步进行：

• 1）根据新元素的类型，扩展整数集合底层数组的空间大小，并为新元素分配空间。
• 2）将底层数组现有的所有元素都转换成与新元素相同的类型，并将类型转换后的元素放置到正确的位上，而且在放置元素的过程中，需要继续维持底层数组的有序性质不变。
• 3）将新元素添加到底层数组里面。

因为每次向整数集合添加新元素都可能会引起升级，而每次升级都需要对底层数组中已有的所有元素进行类型转换，所以向整数集合添加新元素的时间复杂度为O（M）。

升级的好处

整数集合的升级策略有两个好处，一个是提升整数集合的灵活性，另一个是尽可能地节约内存。

提升灵活性

因为C语言是静态类型语言，为了避免类型错误，我们通常不会将两种不同类型的值放在同一个数据结构里面。

但是，因为整数集合可以通过自动升级底层数组来适应新元素，所以我们可以随意地将 int16t、int32t或者int64t类型的整数添加到集合中，而不必担心出现类型错误这种做法非常灵活。

节约内存

当然，要让一个数组可以同时保存int16_t、int32_t、int64_t三种类型的值，最简单的做法就是直接使用int64_t类型的数组作为整数集合的底层实现。不过这样一来，即便添加到整数集合里面的都是int16_t类型或者int32.t类型的值，数组都需要使用int64t类型的空间去保存它们，从而出现浪费内存的情况。

而整数集合现在的做法既可以让集合能同时保存三种不同类型的值，又可以确保升级操作只会在有需要的时候进行，这可以尽量节省内存。

降级

整数集合不支持降级操作，一且对数组进行了升级，编码就会一直保持升级后的状态。 这点比较特别，因为大多数的场景都是有升级就有降级。不做降级的考虑是实现方便，无需考虑频繁进行升级降级的变化。

总结

• 整数集合是集合键的底层实现之一
• 整数集合的底层实现为数组，这个数组以有序、无重复的方式保存集合元素，在有需要时，程序会根据新添加元素的类型，改变这个数组的类型。
• 升级操作为整数集合带来了操作上的灵活性，并且尽可能地节约了内存。整数集合只支持升级操作，不支持降级操作。