同一份数据，Redis为什么要存两次？(一）

前言

在 Redis 中，有一种数据类型，当在存储的时候会同时采用两种数据结构来进行分别存储，那么 Redis 为什么要这么做呢？这么做会造成同一份数据占用两倍空间吗？

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五种基本类型之集合对象

Redis 中的集合对象是一个包含字符串类型元素的无序集合，集合中元素唯一不可重复。

集合对象的底层数据结构有两种：intset 和 hashtable。内部通过编码来进行区分：

intset 编码

intset（整数集合）可以保存类型为 int16_t，int32_t，int64_t 的整数值，并且保证集合中没有重复元素。

intset 数据结构定义如下（源码 inset.h 内）：

typedef struct intset {
    uint32_t encoding;//编码方式
    uint32_t length;//当前集合中的元素数量
    int8_t contents[];//集合中具体的元素
} intset;

下图就是一个 intset 的集合对象存储简图：

encoding

在 intset 内部的 encoding 记录了当前整数集合的数据存储类型，主要有三种：

• INTSET_ENC_INT16

此时 contents[] 内的每个元素都是一个 int16_t 类型的整数值，范围是：-32768 ~ 32767（-2 的 15 次方 ~ 2 的 15 次方 - 1）。

• INTSET_ENC_INT32

此时 contents[] 内的每个元素都是一个 int32_t 类型的整数值，范围是：-2147483648 ~ 2147483647（-2 的 31 次方 ~ 2 的 31 次方 - 1）。

• INTSET_ENC_INT64

此时 contents[] 内的每个元素都是一个 int64_t 类型的整数值，范围是：-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807（-2 的 63 次方 ~ 2 的 63 次方 - 1）。

contents[]

contents[] 虽然结构的定义上写的是 int8_t 类型，但是实际存储类型是由上面的 encoding 来决定的。

整数集合的升级

假如一开始整数集合中的元素都是 16 位的，采用 int16_t 类型来存储，此时需要再存储一个 32 位的整数，那么就需要对原先的整数集合进行升级，升级之后才能将 32 位的整数存储到整数集合内。这就涉及到了整数集合的类型升级，升级过程主要有 4 个步骤：

• 根据新添加元素的类型来扩展底层数组空间的大小，按照升级后现有元素的位数来分配新的空间。
• 将现有的元素进行类型转换，并将转换类型后的元素从后到前逐个重新放回到数组内。
• 将新元素放到数组的头部或者尾部（因为触发升级的条件就是当前数组的整数类型无法存储新元素，所以新元素要么比现有元素都大，要么就比现有元素都小）。
• 将 encoding 属性修改为最新的编码，并且同步修改 length 属性。

PS：和字符串对象的编码一样，整数集合的类型一旦发生升级，将会保持编码，无法降级。

升级示例

1.假如我们有一个集合存储的 encoding 是 int16_t，内部存储了 3 个元素：

2.这时候需要插入一个整数 50000，发现存储不下去，而 50000 是一个 int32_t 类型整数，所以需要申请新空间，申请空间大小为 4 * 32 - 48=80。

3.现在新的数组内要放置 4 个元素，原来的数组排在第 3，所以需要将升级后的 3 移动到 64-95 位。

4.继续将升级后的 2 移动到 32-63 位。

5.继续将升级后的 1 移动到 0-31 位。

6.然后会将 50000 放到 96-127 位。

7.最后会修改 encoding 和 length 属性，修改之后就完成了本次的升级。

hashtable 编码

hashtable 结构在前面讲述哈希对象的时候进行过详细分析，想详细了解的可以点击这里。

intset 和 hashtable 编码转换

当一个集合满足以下两个条件时，Redis 会选择使用 intset 编码：

• 集合对象保存的所有元素都是整数值。
• 集合对象保存的元素数量小于等于 512 个（这个阈值可以通过配置文件 set-max-intset-entries 来控制）。

一旦集合中的元素不满足上面两个条件，则会选择使用 hashtable 编码。

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集合对象常用命令

• sadd key member1 member2：将一个或多个元素 member 加入到集合 key 当中，并返回添加成功的数目，如果元素已存在则被忽略。
• sismember key member：判断元素 member 是否存在集合 key 中。
• srem key member1 member2：移除集合 key 中的元素，不存在的元素会被忽略。
• smove source dest member：将元素 member 从集合 source 中移动到 dest 中，如果 member 不存在，则不执行任何操作。
• smembers key：返回集合 key 中所有元素。

了解了操作集合对象的常用命令，我们就可以来验证下前面提到的哈希对象的类型和编码了，在测试之前为了防止其他 key 值的干扰，我们先执行 flushall 命令清空 Redis 数据库。

依次执行如下命令：

sadd num 1 2 3  //设置 3 个整数的集合，会使用 intset 编码
type num //查看类型
object encoding num   //查看编码
sadd name 1 2 3 test  //设置 3 个整数和 1 个字符串的集合，会使用 hashtable 编码
type name //查看类型
object encoding name //查看编码

得到如下效果：

可以看到，当设置的元素里面只有整数时，集合使用的就是 intset 编码，当设置的元素中含有非整数时，使用的就是 hashtable 编码。

五种基本类型之有序集合对象

Redis 中的有序集合和集合的区别是有序集合中的每个元素都会关联一个 double 类型的分数，然后按照分数从小到大的顺序进行排列。换句话说，有序集合的顺序是由我们自己设值的时候通过分数来确定的。

有序集合对象的底层数据结构有两种：skiplist 和 ziplist。内部同样是通过编码来进行区分：