30- Redis 实战 - 压缩列表节点的构成

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：

1、长度小于等于63（）字节的字节数组；
2、长度小于等于16383（）字节的字节数组；
3、长度小于等于4294967295（）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：

1、 4位长，介于0至12之间的无符号整数；
2、 1字节长的有符号整数；
3、 3字节长的有符号整数；
4、 int16_t类型整数；
5、 int32_t类型整数；
6、 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，如图 7-4 所示。

接下来的内容将分别介绍这三个组成部分。

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。

图7-5 展示了一个包含一字节长 previous_entry_length 属性的压缩列表节点，属性的值为 0x05 ，表示前一节点的长度为 5 字节。

图7-6 展示了一个包含五字节长 previous_entry_length 属性的压缩节点，属性的值为 0xFE00002766 ，其中值的最高位字节 0xFE 表示这是一个五字节长的 previous_entry_length 属性，而之后的四字节 0x00002766 （十进制值 10086 ）才是前一节点的实际长度。

因为节点的 previous_entry_length 属性记录了前一个节点的长度，所以程序可以通过指针运算，根据当前节点的起始地址来计算出前一个节点的起始地址。

举个例子，如果我们有一个指向当前节点起始地址的指针 c ，那么我们只要用指针 c 减去当前节点 previous_entry_length 属性的值，就可以得出一个指向前一个节点起始地址的指针 p ，如图 7-7 所示。

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。

图7-8 展示了一个从表尾节点向表头节点进行遍历的完整过程：

首先，我们拥有指向压缩列表表尾节点 entry4 起始地址的指针 p1 （指向表尾节点的指针可以通过指向压缩列表起始地址的指针加上zltail 属性的值得出）；
通过用 p1 减去 entry4 节点 previous_entry_length 属性的值，我们得到一个指向 entry4 前一节点 entry3 起始地址的指针 p2 ；
通过用 p2 减去 entry3 节点 previous_entry_length 属性的值，我们得到一个指向 entry3 前一节点 entry2 起始地址的指针 p3 ；
通过用 p3 减去 entry2 节点 previous_entry_length 属性的值，我们得到一个指向 entry2 前一节点 entry1 起始地址的指针 p4 ， entry1为压缩列表的表头节点；
最终，我们从表尾节点向表头节点遍历了整个列表。

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。

表7-2 字节数组编码

编码	编码长度	`content` 属性保存的值
`00bbbbbb`	`1` 字节	长度小于等于 `63` 字节的字节数组。
`01bbbbbb xxxxxxxx`	`2` 字节	长度小于等于 `16383` 字节的字节数组。
`10______ aaaaaaaa bbbbbbbb cccccccc dddddddd`	`5` 字节	长度小于等于 `4294967295` 的字节数组。

表7-3 整数编码

编码	编码长度	`content` 属性保存的值
`11000000`	`1` 字节	`int16_t` 类型的整数。
`11010000`	`1` 字节	`int32_t` 类型的整数。
`11100000`	`1` 字节	`int64_t` 类型的整数。
`11110000`	`1` 字节	`24` 位有符号整数。
`11111110`	`1` 字节	`8` 位有符号整数。
`1111xxxx`	`1` 字节	使用这一编码的节点没有相应的 `content` 属性，因为编码本身的 `xxxx` 四个位已经保存了一个介于 `0` 和`12` 之间的值，所以它无须 `content` 属性。

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" 。

图7-10 展示了一个保存整数值的节点示例：

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 。