整数集合-intset

• 概述
• 整数集合的实现
• 整数集合的升级
• • 升级之后新元素的摆放位置
  • 升级的好处
  • • 提升灵活性
    • 节约内存
• 整数集合的降级
• 整数集合API

概述

整数集合（intset）是 集合键 的 底层实现之一
当一个集合 只包含 整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会使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，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：

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;

contents数组 是 整数集合的底层实现
整数集合 的 每个元素 都是 contents数组 的 一个数组项（item），各个项 在数组中 按值的大小 从小到大有序地排列，并且数组中不包含任何重复项

length属性记录了整数集合包含的元素数量，也即是contents数组的长度

虽然intset结构将contents属性声明为int8_t类型的数组，但实际上contents数组并不保存任何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，数组里的每个项都是一个int16_t类型的整数值（最小值为-32768，最大值为32767）
• 如果encoding属性的值为INTSET_ENC_INT32，那么contents就是一个int32_t类型的数组，数组里的每个项都是一个int32_t类型的整数值（最小值为-2147483648，最大值为2147483647）
• 如果encoding属性的值为INTSET_ENC_INT64，那么contents就是一个int64_t类型的数组，数组里的每个项都是一个int64_t类型的整数值（最小值为-9223372036854775808，最大值为9223372036854775807）

整数集合的升级

要将一个新元素添加到整数集合里面，并且 新元素的类型 比 整数集合现有所有元素的类型 都要长时，整数集合需要 先进行 升级（upgrade），然后才能将新元素添加到整数集合里面
升级整数集合并添加新元素共分为三步进行：

1. 根据新元素的类型，扩展 整数集合 底层数组的空间大小，并为新元素分配空间
2. 将 底层数组 现有的所有元素 都转换成 与新元素相同的类型，并将 类型转换后的元素 放置到 正确的位上，而且在放置元素的过程中，需要 继续维持 底层数组 的 有序性质不变
3. 将新元素添加到底层数组里面

因为每次向整数集合添加新元素都可能会引起升级，而每次升级都需要对底层数组中已有的所有元素进行类型转换，所以向整数集合添加新元素的时间复杂度为O（N）

升级之后新元素的摆放位置

因为引发升级的新元素的长度总是比整数集合现有所有元素的长度都大，所以这个新元素的值要么就大于所有现有元素，要么就小于所有现有元素：

• 在新元素小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开头（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（索引length-1）

升级的好处

整数集合的升级策略有两个好处，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

因为C语言是静态类型语言，为了避免类型错误，通常不会将两种不同类型的值放在同一个数据结构里面
整数集合 可以通过 自动升级 底层数组 来适 应新元素，所以可以随意地将int16_t、int32_t或者int64_t类型的整数添加到集合中，而不必担心出现类型错误，这种做法非常灵活

节约内存

要让一个数组可以同时保存int16_t、int32_t、int64_t三种类型的值，最简单的做法就是直接使用int64_t类型的数组作为整数集合的底层实现
不过这样一来，即使添加到整数集合里面的都是int16_t类型或者int32_t类型的值，数组都需要使用int64_t类型的空间去保存它们，从而出现浪费内存的情况

而整数集合现在的做法 既可以 让集合 能同时保存 三种不同类型的值，又可以确保 升级操作 只会在 有需要的时候进行，这可以尽量节省内存

整数集合的降级

整数集合不支持降级操作，一旦对数组进行了升级，编码就会一直保持升级后的状态

整数集合API