Redis内部数据结构详解(6)——skiplist1

Redis中的跳跃列表（skiplist）是一种高效的数据结构，用于实现有序集合(sorted set)。它是一种概率性数据结构，通过随机概率控制层数，从而在平均情况下提供接近于对数时间复杂度的查找、插入和删除操作。skiplist不是传统意义上的平衡树或哈希表，而是基于链表的结构，通过多级跳转实现快速访问。 1. 跳跃列表基础概念： 跳跃列表由一系列节点组成，每个节点包含一个值和多个向前的指针。这些指针按层次排列，底层的指针指向下一个节点，而高层的指针则跳过一些节点，指向更远的节点。这种设计使得查找时可以从高层开始，快速定位到接近目标值的节点，然后逐步降层查找，减少比较次数。 2. 算法分析： 在经典skiplist中，每个节点有P的概率提升到下一层。这意味着平均而言，每一层的节点数量是上一层的一半。最高层通常不超过log N层，N是总节点数。查找一个值的时间复杂度平均为O(log N)，最坏情况下为O(N)。插入和删除操作也具有类似的时间复杂度。 3. Redis中的skiplist实现： Redis的skiplist为支持sorted set功能进行了一些优化。Redis的skiplist每个节点不仅包含值，还包含分数，用于排序。此外，Redis skiplist的节点还包含一个后向指针，用于在列表中进行迭代。为了节省内存，Redis允许不同层级的节点共享，减少了额外指针的开销。 4. sorted set的构建： Redis中的sorted set由skiplist和字典(dict)两部分组成。skiplist用于快速查找元素，而dict则用于通过元素的值快速定位到分数。ziplist是另一种紧凑的编码方式，用于存储小规模的sorted set，以节省内存。当sorted set元素数量较少且元素长度较短时，Redis会使用ziplist，超过特定阈值后则切换到skiplist和dict的组合模式。配置文件中的`zset-max-ziplist-entries`和`zset-max-ziplist-value`就是用来设定这个阈值的。 5. 配置解释： - `zset-max-ziplist-entries`: 当sorted set中元素数量超过这个值时，Redis将停止使用ziplist，转而使用skiplist+dict。 - `zset-max-ziplist-value`: 如果元素的值长度超过这个限制，即使元素数量未达到`zset-max-ziplist-entries`，Redis也会放弃使用ziplist。 总结来说，Redis的skiplist是实现sorted set的关键数据结构，它结合了概率性和链表的特性，提供了高效的查找性能。同时，Redis通过ziplist和dict的动态切换，实现了内存效率和性能的平衡。理解skiplist的工作原理对于优化Redis应用和理解sorted set的内部机制至关重要。