开篇

zset和set类似，不过zset是有序的集合，排序原因是：zset的每个元素都会关联一个 double 类型的分数，redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序

基础命令

• zadd key [score member]：添加一个或多个元素，或者更新已存在元素的分数
• zcard key ： 获取集合元素的数量
• zcount key min max：返回指定区间分数的元素数量(分数)
• zlexcount key min max: 计算指定字典区间内元素数量（元素）
• zrange key start stop ：返回指定区间的元素

myRedis:0>zadd key1 10 test1 20 test2 30 test3 40 test4
"4"

myRedis:0>zcard key1
"4"

myRedis:0>zcount key1 10 30
"3"

myRedis:0>zlexcount key1 [test2 [test4
"3"

myRedis:0>zrange key1 1 3
 1)  "test2"
 2)  "test3"
 3)  "test4"

• zscore key member: 返回指定member的分数
• zincrby key increment member：给指定的member增加increment
• zrem key [member]:移除一个或多个元素

myRedis:0>zscore key1 test1
"10"

myRedis:0>zincrby key1 50  test1
"60"

myRedis:0>zscore key1 test1
"60"

myRedis:0>zrem key1 test2
"1"

myRedis:0>zrange key1 0  -1
 1)  "test3"
 2)  "test4"
 3)  "test1"

• zremrangebyrank key start stop：移除给定的排名区间的所有元素
• zremrangebyscore key min max：移除给定的分数区间的所有元素

myRedis:0>zadd key1 55 test6 62 test7 44 test8 59 test9
"4"
myRedis:0>zrange key1 0 -1
 1)  "test3"  // 30
 2)  "test4"  // 40
 3)  "test8"  // 44
 4)  "test6"  // 55
 5)  "test9"  // 59
 6)  "test1"  // 60
 7)  "test7"  // 62

myRedis:0>zremrangebyrank key1 0 1
"2"

myRedis:0>zrange key1 0 -1 
 1)  "test8"
 2)  "test6"
 3)  "test9"
 4)  "test1"
 5)  "test7"

myRedis:0>zremrangebyscore key1 50 60
"3"

myRedis:0>zrange key1 0 -1
 1)  "test8"
 2)  "test7"

存储编码

Redis中存储zset有两种编码：ziplist和skiplist

ziplist

ziplist再链表的篇章中已经详细介绍：Redis-List篇

这里需要注意的是，采用ziplist作为底层编码时，每个entry都包含元素的成员member和元素的分值score，并且ziplist按照分值从小到大进行排序

skiplist

skiplist称为跳跃表，也简称跳表，在满足一定条件时，redis使用skiplist作为底层存储编码

skiplist查找图解

• 我们先看下普通的链表结构
  
  普通链表查找只能遍历，链表不支持随机查找，不能使用二分法
• 可以模拟二分法原理，把3 7 11 提取出来
  
  如果，我们需要查找的时9，可以在模拟二分法的情况下我们可以先查 3 7 11 先确定范围，确定9在7~11区间内，既可直接定位到元素的位置
• 如果数量比较多，也可以按照以上规则，抽取不同的数据来提高数据的层级，提高查找效率
  
• 把level的属性放到对应的元素上，可以看到如图结构
  

每一个level层级都有指向下一个相同level层级元素的指针
筛选规则：（查找元素7）

• 先查找第三层数据，确定区间范围 3~11
• 再查找第二层数据，确定范围 5~9
• 最后查找第一层数据，确定元素7的位置

level生成规则

level生成是随机的，并没有指定的规律，可以看下随机函数源码（t_zset.c）：

创建新节点的时候根据幂次定律（power law）随机生成的一个介于1~32之间的数字

/* Returns a random level for the new skiplist node we are going to create.
 * The return value of this function is between 1 and ZSKIPLIST_MAXLEVEL
 * (both inclusive), with a powerlaw-alike distribution where higher
 * levels are less likely to be returned. */
int zslRandomLevel(void) {
    int level = 1;
    while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))
        level += 1;
    return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL) ? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
}

源码分析

skiplist源码（server.h）

typedef struct zset {
    dict *dict;
    zskiplist *zsl;
} zset;

typedef struct zskiplist {
    struct zskiplistNode *header, *tail;  //跳跃表的头和尾节点   指针
    unsigned long length;  // 元素数量
    int level;  // 等级level
} zskiplist;

/* ZSETs use a specialized version of Skiplists */
typedef struct zskiplistNode {
    sds ele;  //元素
    double score;  //分值
    struct zskiplistNode *backward; //后退指针
    struct zskiplistLevel {
        struct zskiplistNode *forward; //前进指针
        unsigned long span;//当前节点到下一个节点的节点数
    } level[];
} zskiplistNode;

当Redis的zset使用了skiplist的编码时，数据结构为zset，zset是封装了dict和 zskiplist的结构

属性	含义	简介
level	层级数组	一个节点的元素可以拥有多个层，通过不同层级的指针来选择最快捷的路径提升访问速度
forward	前进指针	指向链表尾部方向元素的指针 ，每一层都有一个
backward	后退指针	指向链表头部方向元素的指针，只有一个
span	跨度	记录了两个节点之间的距离，null表示跨度为0
ele	元素	SDS对象
score	分值	节点的分值是一个double类型的浮点数，从小到大排序，不同的节点分值可以重复

skiplist存储图解

图解1：

图解2

备注：虽然图解看起来zskiplist和hashtable像是两套数据，只是为了画图解析方便，实际上他们是共享数据和分值，没有存储两份数据，也并没有浪费内存空间

skiplist的编码特殊性

skiplist（数据编码）的底层使用的是封装了dict（字典）和zskiplist（跳跃表结构）的zset结构

• 如果单独使用dict，查询性能很高，但是无序
• 如果单独使用zskiplist，顺序可以保证，但是查询虽然有level，但是查询效率仍然不如dict
• 如果同时使用dict和zskiplist，底层共享基础数据，就可以兼顾查询性能和顺序

编码转换规则

• 保存的元素个数小于128个（zset-max-ziplist-entries，可修改）
• 所有元素的总长度小于64字节（zset-max-ziplist-value，可修改）

同时满足以上两个条件，用ziplist编码存储，例：

myRedis:0>object encoding key1
"ziplist"

基础篇结束语

从Redis总纲到Zset，每个篇章中从基础命令到存储结构，把Redis基本内容都介绍了一遍，到此基础篇已经完结，接下来的要介绍的是Redis的事务，内存回收，持久化相关的内容