面试官：Redis中集合数据类型的内部实现方式是什么？

Posted 2022-03-11 万猫学社

虽然已经是阳春三月，但骑着共享单车骑了这么远，还有有点冷的。我搓了搓的被冻的麻木的手，对着前台的小姐姐说：“您好，我是来面试的。”小姐姐问：“您好，您叫什么名字？”我回答：“我叫万猫学社。”小姐姐笑出了声，说到：“这名字好怪，谁给你起的啊。”我面无表情地回答：“俺爹。”小姐姐收起了笑容，说到：“跟我来吧。”我被带到了面试间等候，片刻后一个着干净满脸清秀的青年走了进来，一股男士香水的淡香扑面而来。

面试官：Redis中基本的数据类型有哪些？

我：Redis的基本数据类型有：字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（zset）。

面试官：集合数据类型的内部实现方式是什么？

我还沉浸在上一个问题的沾沾自喜中，顿时表情凝固了，手心开始冒出冷汗。“这个。。没有太深入了解”，我支支吾吾的说到。

面试官：回去等消息吧。

这句话说的干净利落，然后就没有然后了。失败是成功的妈妈，我不气馁，决定马上恶补一下。

类型和编码

首先，整明白什么是类型？什么是编码？在Redis中使用对象来表示内存中的键和值。每个对象由一个叫做redisObject结构体表示，其中有三个属性：类型（type）、编码（encoding）、指向具体数据的指针（ptr）。

我们通常说的字符串、哈希、列表、集合、有序集合都是redisObject中的类型，实际上针对每一个数据结构在Redis内部都有自己底层的多种内部编码实现，这样是为了在合适的场景选择合适的内部编码，以达到内存空间和处理效率的平衡，这可能就是中庸之道吧。

在面试中，经常被问到的内部实现方式、内部构造、内部原理，一般指的就是redisObject中的编码。

集合的编码

集合的编码有两种，分别是：整数集合（intset）和哈希表（hashtable）。

当集合中的所有元素都是整数，并且元素的个数小于set-max-intset-entries（默认为512个）时，使用整数集合作为集合的编码，集合的所有元素都保存在整数集合里面。比如：

127.0.0.1:6379> sadd one-more-set 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> smembers one-more-set
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-set
"intset"

当集合中的所有元素不都是整数，或者元素的个数大于等于set-max-intset-entries（默认为512个）时，使用哈希表作为集合的编码，哈希表的每一个键都是字符串对象，每一个字符串包含一个集合的元素，哈希表的值全部为NULL。

比如，集合中的所有元素不是整数：

127.0.0.1:6379> sadd one-more-set one more
(integer) 2
127.0.0.1:6379> smembers one-more-set
1) "more"
2) "one"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-set
"hashtable"

当然，了解以上细节还没能完全“征服”面试官，我们需要更深入一些:)

集合的编码转换

当一个集合是以整数集合为编码时，再向这个集合添加非整数的元素，或向这个集合添加整数的元素使元素个数过多时，就会执行集合的编码转换。

把原来保存在整数集合中的所有元素转移到哈希表中，并且把集合的编码用整数集合修改为哈希表。不过，把非整数的元素从集合中移除，或者减少整数元素的个数，以哈希表为编码的集合也不会转化为整数集合。

举个例子，我们先创建一个以整数集合为编码的集合：

127.0.0.1:6379> sadd one-more-set 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> smembers one-more-set
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-set
"intset"

然后，再向它添加两个字符串元素，它就是转换为以哈希表为编码：

127.0.0.1:6379> sadd one-more-set one more
(integer) 2
127.0.0.16379> smembers one-more-set
1) "one"
2) "5"
3) "1"
4) "2"
5) "more"
6) "4"
7) "3"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-set
"hashtable"

然后，再把那两个字符串元素从集合中移除，集合的编码依然是哈希表：

127.0.0.1:6379> srem one-more-set one more
(integer) 2
127.0.0.1:6379> smembers one-more-set
1) "5"
2) "1"
3) "2"
4) "4"
5) "3"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-set
"hashtable"

总结

在Redis中，集合的内部实现有整数集合（intset）和哈希表（hashtable）两种，当集合中的所有元素都是整数并元素个数较少时，使用整数集合作为内部实现，否则使用哈希表作为内部实现。当条件不满足时，整数集合可以转换为哈希表，但哈希表不能转换为整数集合。

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