压缩列表

压缩列表（ziplist）是列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量列表项，并且每个列表项要么就是小整数值，要么就是长度比较短的字符串，那么Redis就会使用压缩列表来做列表键的底层实现。
另外，当一个哈希键只包含少量键值对，并且每个键值对的键和值要么就是小整数值，要么就是长度比较短的字符串，那么Redis就会使用压缩列表来做哈希键的底层实现。

压缩列表是Redis为了节约内存而开发的，是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型（sequential）数据结构。一个压缩列表可以包含任意多个节点（entry），每个节点可以保存一个字节数组或者一个整数值。

实现

1 压缩列表

示例：

2 压缩列表节点

每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值，

其中，字节数组可以是以下三种长度的其中一种：
❑长度小于等于63（2 6–1）字节的字节数组；
❑长度小于等于16383（2 14–1）字节的字节数组；
❑长度小于等于4294967295（2 32–1）字节的字节数组；

而整数值则可以是以下六种长度的其中一种：
❑4位长，介于0至12之间的无符号整数；
❑1字节长的有符号整数；
❑3字节长的有符号整数；
❑int16_t类型整数；
❑int32_t类型整数；
❑int64_t类型整数。

每个压缩列表节点都由previous_entry_length、encoding、content三个部分组成。
1） previous_entry_length
节点的previous_entry_length属性以字节为单位，记录了压缩列表中前一个节点的长度。
previous_entry_length属性的长度可以是1字节或者5字节：
❑如果前一节点的长度小于254字节，那么previous_entry_length属性的长度为1字节：前一节点的长度就保存在这一个字节里面。
❑如果前一节点的长度大于等于254字节，那么previous_entry_length属性的长度为5字节：其中属性的第一字节会被设置为0xFE（十进制值254），而之后的四个字节则用于保存前一节点的长度。

压缩列表的从表尾向表头遍历操作就是使用这一原理实现的，只要我们拥有了一个指向某个节点起始地址的指针，那么通过这个指针以及这个节点的previous_entry_length属性，程序就可以一直向前一个节点回溯，最终到达压缩列表的表头节点。
2）encoding
节点的encoding属性记录了节点的content属性所保存数据的类型以及长度：
❑一字节、两字节或者五字节长，值的最高位为00、01或者10的是字节数组编码：这种编码表示节点的content属性保存着字节数组，数组的长度由编码除去最高两位之后的其他位记录；
❑一字节长，值的最高位以11开头的是整数编码：这种编码表示节点的content属性保存着整数值，整数值的类型和长度由编码除去最高两位之后的其他位记录；表7-2记录了所有可用的字节数组编码，而表7-3则记录了所有可用的整数编码。表格中的下划线“_”表示留空，而b、x等变量则代表实际的二进制数据，为了方便阅读，多个字节之间用空格隔开。

3)content
节点的content属性负责保存节点的值，节点值可以是一个字节数组或者整数，值的类型和长度由节点的encoding属性决定。
图7-9展示了一个保存字节数组的节点示例：
❑编码的最高两位00表示节点保存的是一个字节数组；
❑编码的后六位001011记录了字节数组的长度11；
❑content属性保存着节点的值"hello world"。

❑编码11000000表示节点保存的是一个int16_t类型的整数值；
❑content属性保存着节点的值10086。

连锁更新

每个节点的previous_entry_length属性都记录了前一个节点的长度：
❑如果前一节点的长度小于254字节，那么previous_entry_length属性需要用1字节长的空间来保存这个长度值。
❑如果前一节点的长度大于等于254字节，那么previous_entry_length属性需要用5字节长的空间来保存这个长度值。

现在，考虑这样一种情况：在一个压缩列表中，有多个连续的、长度介于250字节到253字节之间的节点e1至eN，包含节点el至eN的压缩列表因为e1至eN的所有节点的长度都小于254字节，所以记录这些节点的长度只需要1字节长的previous_entry_length属性，换句话说，e1至eN的所有节点的previous_entry_length属性都是1字节长的。这时，如果我们将一个长度大于等于254字节的新节点new设置为压缩列表的表头节点，那么new将成为e1的前置节点，如图7-12所示。添加新节点到压缩列表因为e1的previous_entry_length属性仅长1字节，它没办法保存新节点new的长度，所以程序将对压缩列表执行空间重分配操作，并将e1节点的previous_entry_length属性从原来的1字节长扩展为5字节长。现在，麻烦的事情来了，e1原本的长度介于250字节至253字节之间，在为previous_entry_length属性新增四个字节的空间之后，e1的长度就变成了介于254字节至257字节之间，而这种长度使用1字节长的previous_entry_length属性是没办法保存的。因此，为了让e2的previous_entry_length属性可以记录下e1的长度，程序需要再次对压缩列表执行空间重分配操作，并将e2节点的previous_entry_length属性从原来的1字节长扩展为5字节长。
删除节点有时候也会发生连锁更新。

因为连锁更新在最坏情况下需要对压缩列表执行N次空间重分配操作，而每次空间重分配的最坏复杂度为O（N），所以连锁更新的最坏复杂度为O（N 2）。要注意的是，尽管连锁更新的复杂度较高，但它真正造成性能问题的几率是很低的：❑首先，压缩列表里要恰好有多个连续的、长度介于250字节至253字节之间的节点，连锁更新才有可能被引发，在实际中，这种情况并不多见；❑其次，即使出现连锁更新，但只要被更新的节点数量不多，就不会对性能造成任何影响：比如说，对三五个节点进行连锁更新是绝对不会影响性能的；因为以上原因，ziplistPush等命令的平均复杂度仅为O（N），在实际中，我们可以放心地使用这些函数，而不必担心连锁更新会影响压缩列表的性能。

总结

❑压缩列表是一种为节约内存而开发的顺序型数据结构。
❑压缩列表被用作列表键和哈希键的底层实现之一。
❑压缩列表可以包含多个节点，每个节点可以保存一个字节数组或者整数值。
❑添加新节点到压缩列表，或者从压缩列表中删除节点，可能会引发连锁更新操作，但这种操作出现的几率并不高。