redis储存list redis储存 取出整数问题

整数集合

集合键

集合是指不重复且无序的字符串元素构成的整体（与列表不同的就是，它是无序且不重复的，所以不可以通过索引（列表有LIndex）来获取里面的值，只能逐个获取）。无序意味着里面所有元素的读写是可以任意的，不存在像列表一样一定是往两头插入或者在指定元素之间插入，或者是从两头开始弹出取值、通过索来取值。

整数集合是集合键（set）的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素时，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会用整数集合作为集合键的底层实现。

整数集合的实现

整数集合（intset）是Redis用于保存整数值的集合抽象数据结构，它可以保存类型为int16_t、int32_t或者int64_t的整数值（即16、32、64位的），并且保证集合中不会出现重复元素。

每个intset.h/intset结构表示一个整数集合(是整个set集合)

typedef struct intset{
    
    //编码方式
    uint32_t encoding;
    
    //集合包含的元素数量
    uint32_t length;
    
    //保存元素的数组
    int8_t contents[];

}intset;

1. contents数组是整数集合的底层实现，存储的就是集合里面的元素，而且是按从小到大有序地排列，并且数组中是不包含任何重复项的。
2. length属性记录了整数集合包含的元素数量，即contents数组的长度

注意

contents属性声明为int8_t(8位)，但实际上contents数组可能并不保存任何int8_t类型的值，contents数组的真正类型取决于encoding属性的值。

• 如果encoding属性的值为INTSET_ENC_INT16,那么contents就是一个int16_t类型的数组，里面的元素都是一个16位数组（$-2^{15}~2^{15}$）
• 同理，如果为INTSET_ENC_INT32和INTSET_ENC_INT64，就对应为32位和64位
• 整个数组的字节大小，要通过length属性和encoding属性来计算，比如length值为5，encoding值为int16_t，那么总的字节大小为5*16=80。

下面看一种特殊情况

这是一个encoding属性为INTSET_ENC_INT64的，所以数组是储存64位的元素的数组，但里面除了第一个元素外，其他都不需要这么大的位数，不过根据整数集合的升级规则，当向一个底层位int16_t数组的整数集合中添加一个int64_t类型的整数值时，整数集合已有的所有元素都会被转换成int64_t类型。

升级

当我们要将一个新元素添加到底层数组时，会先比较新元素的位数是否满足，如果新元素的类型比整数集合现有所有的元素都要长时，整数集合需要先进行升级，然后才能将新元素添加到整数集合里面。

升级步骤总共有3个步骤

• 根据新元素的类型，将整数集合的底层数组进行扩展，并为新元素分配空间
• 将整数集合的底层数组里面的所有元素类型都变为新类型，并将类型转换后的元素放置到正确的位上（要按从小到大的顺序），而且在放置过程中，要维持有序性
• 将新元素添加到底层数组里（也要维持有序性），一般这个放在最后，因为新元素是高位，所以都会比原有的低位元素要大

举个栗子来表示一下

比如这个集合里面有3个元素，是一个int16_t的数组，现在要添加一个$2^{31}$的数据，因为这个是一个31位的数据，所以要对数据进行升级首先第一步，根据新类型，对底层数组进行扩展，并为新元素分配空间，即为数组进行空间重分配，这里插入的是31位数据，然后分配后的空间为$32*(length+1)=32*4=127$，重新分配后的数组如下

此时，改变旧元素的类型，变成32位，旧元素有3个，即是32*3=96位（此时不管后面的新分配空间），此时一个索引位置所占的空间大小也要从16变成32位，然后进行对旧数据转移，比如旧数据3排第三位，应该放在索引2的位置上，也就是64~95位处

同理旧元素2的索引位置为1，在32位~63位的空间内，旧元素1的索引位置为0，在0 ~ 31位上完成这些后，才会对新插入的数据进行空间分配，分配到96~127位处

最后，程序将整数集合的encoding属性从INTSET_ENC_INT16改为INTSET_ENC_LNT32，并将length属性的值从3改为4，至此，升级完成。

关于时间复杂度

是要遍历整数集合将元素进行升级，所以向集合中添加元素的时间复杂度为$O(N)$。

关于元素摆放位置

引发升级的元素都是比所有元素长度大的，因为高位，所以要就大于所有元素，要么小于所有元素（针对插入的是负数情况），所以就分为下面两种情况进行

• 在新元素小于所有元素的情况下，新元素会被放置在底层数组的最开头处（索引0）
• 在新元素大于所有现有元素的情况下，新元素会被放置在底层数组的最末尾处，索引值为length-1

升级的好处

升级的策略有两个好处，一个是提升整数集合的灵活性，另一个是尽可能地节约内存。

提升灵活性

整数集合可以通过自动升级底层数组来适应元素，可以随意地添加16位、32位、64位的元素，避免了类型错误。

节约内存

要让一个数组可以同时存放16位、32位、64位的元素，最简单的做法就是直接使用64位的数组，即int64_t的数组，不过这样的话，假如添加的时候，没有64位元素，就会造成内存浪费。

而整数集合现在的做法既可以同时保存3种不同类型的值，又可以确保升级操作只在有需要的时间去进行，尽可能的节省下了内存

降级

整数集合是不支持降级操作的，一旦对数组升级了，编码即encode属性就会一直保持升级后的状态，假如一个数组有3个32位的，一个16位的，如果把32位的全删除了，只剩下16位了，这个数组依然是32位，不会降为16位。

重点

• 整数集合是集合键的底层实现之一，针对里面的元素全是整形的集合
• 整数集合的底层是数组，这个数组以有序、无重复的方式保存集合元素
• 整数集合会根据新添加元素的类型，进行升级
• 升级操作为整数集合提升了灵活性，又节约了内存
• 整数集合只支持升级操作，不支持降级操作。