「跳表」Redis中的skiplist
mhr18 2024-11-22 17:36 28 浏览 0 评论
概览
Redis 中有序集合 zset 的底层数据结构有 ziplist 和 skiplist 两种实现，当集合内节点相对简单时使用 ziplist 节省空间，当节点数量达到一定规模，或者节点长度超过了设定的阈值，则会转换成 skiplist 跳表。
在上一篇文章中，主要讲解了常规跳表的实现方式，而 Redis 的跳表实现有以下几个特点：
?上下层级跳跃是通过 level 数组实现，而不是通过 down 指针
?允许节点的分值相同，分值相同的情况下则通过存储的对象值进行排序
?引入了 span 跨度的概念，用于计算节点排名
?支持通过分值，排名的范围查询
?引入了后退指针，方便对跳表进行倒序遍历
常用命令
假设当前有如下学生的数学成绩需要录入并进行排名：
通过 zadd 命令进行学生成绩录入
通过 zrevrange 命令查询成绩排名前三的学生，并输出对应分数
通过 zrevrangebyscore 命令查询分数在80，90区间的学生，并倒序排列
通过 zscore 命令查询某位学生的分数
实现
zset 底层具体的数据结构为 dict + skiplist，dict 主要用来存储成员与分值的映射关系，而 skiplist 则用来有序地存储集合中的成员。
skiplist 的数据结构如下：
?首，尾节点指针
?跳表中节点个数
?当前跳表中节点的最大层数
跳表节点 zskiplistNode 的数据结构如下：
?obj 节点数据，被转成 sds 对象进行存储
?score 节点分值，用于节点间排序，如果两个节点分值一样，则会再根据节点 obj 数据在字典表中的先后位置进行排序
?level[] 存放指向各层链表后一个节点的指针（后向指针），每层对应1个后向指针，用forward字段表示。另外，每个后向指针还对应了一个span值，它表示当前的指针跨越了多少个节点。span用于计算节点排名(rank)
?backward 前向指针，指向前一个节点，用于倒序遍历
整体数据结构如下：
图中红色的箭头也展示了查看分值为89.0 节点的过程，通过将查找路径中跨越的指针 span 值相加即可得出对应的排名 rank = (2 + 2 + 1) - 1 = 4（减1是因为 rank 值从 0 开始）。
如果要得到倒序的排名（从大到小），只需要用skiplist长度减去查找路径上的span累加值，即6-(2+2+1)=1。
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