redis原始碼分析之有序集SortedSet

有序集sortedset算是redis中乙個很有特色的資料結構，通過這篇文章來總結一下這塊知識點。

redis中的有序集，允許使用者使用指定值對放進去的元素進行排序，並且基於該已排序的集合提供了一系列豐富的操作集合的api。

舉例如下：

//新增元素，table1為有序集的名字，100為用於排序字段（redis把它叫做score），a為我們要儲存的元素
127.0.0.1:6379> zadd table1 100 a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd table1 200 b
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd table1 300 c
(integer) 1
//按照元素索引返回有序集中的元素，索引從0開始
127.0.0.1:6379> zrange table1 0 1
1) "a"
2) "b"
//按照元素排序範圍返回有序集中的元素，這裡用於排序的字段在redis中叫做score
127.0.0.1:6379> zrangebyscore table1 150 400
1) "b"
2) "c"
//刪除元素
127.0.0.1:6379> zrem table1 b
(integer) 1

在有序集中，用於排序的值叫做score，實際儲存的值叫做member。由於有序集中提供的api較多，這裡只舉了幾個常見的，具體可以參考redis文件。

void zaddcommand(client *c)

這裡可以看到流程轉向了zaddgenericcommand，並且傳入了乙個模式標記。

關於sortedset的操作模式這裡簡單說明一下，先來看一條完整的zadd命令：

zadd key [nx|xx] [ch] [incr] score member [score member ...]

其中的可選項我們依次看下：

nx表示如果元素存在，則不執行替換操作直接返回。

xx表示只操作已存在的元素。

ch表示返回修改（包括新增，更新）元素的數量，只能被zadd命令使用。

incr表示在原來的score基礎上加上新的score，而不是替換。

上面**片段中的zadd_none表示普通操作。

接下來看下zaddgenericcommand函式的原始碼，很長，耐心一點點看：

void zaddgenericcommand(client *c, int flags) 
//設定模式
int incr = (flags & zadd_incr) != 0;
int nx = (flags & zadd_nx) != 0;
int xx = (flags & zadd_xx) != 0;
int ch = (flags & zadd_ch) != 0;
//通過上面的解析，scoreidx為真實的初始score的索引位置
//這裡客戶端引數數量減去scoreidx就是剩餘所有元素的數量
elements = c->argc - scoreidx;
//由於有序集中score，member成對出現，所以加一層判斷
if (elements % 2 || !elements) 
//這裡計算score，member有多少對
elements /= 2; 
//引數合法性校驗
if (nx && xx) 
//引數合法性校驗
if (incr && elements > 1) 
//這裡開始解析score，先初始化scores陣列
scores = zmalloc(sizeof(double)*elements);
for (j = 0; j < elements; j++) 
//這裡首先在client對應的db中查詢該key，即有序集
zobj = lookupkeywrite(c->db,key);
if (zobj == null)  else 
//加入db中
dbadd(c->db,key,zobj);
} else 
}//這裡開始往有序集中新增元素
for (j = 0; j < elements; j++) 
//記錄操作
if (retflags & zadd_added) added++;
if (retflags & zadd_updated) updated++;
if (!(retflags & zadd_nop)) processed++;
//設定新score值
score = newscore;
}//操作記錄
server.dirty += (added+updated);
//返回邏輯
reply_to_client:
if (incr)  else 
//清理邏輯
cleanup:
zfree(scores);
if (added || updated) 
}

**有點長，來張圖看一下儲存結構：

注：每個entry都是由score+member組成

有了上面的結構圖以後，可以想到刪除操作應該就是根據不同的儲存結構進行，如果是ziplist就執行鍊錶刪除，如果是雜湊表+跳表結構，那就要把兩個集合都進行刪除。真實邏輯是什麼呢？

我們來看下刪除函式zremcommand的原始碼，相對短一點：

void zremcommand(client *c) 
}//同步操作
if (deleted) 
//返回
addreplylonglong(c,deleted);
}

看下具體的刪除操作原始碼：

//引數zobj為有序集，ele為要刪除的元素
int zsetdel(robj *zobj, sds ele) 
} else if (zobj->encoding == obj_encoding_skiplist) 
} else 
//沒有找到指定元素返回0
return 0;
}

最後看乙個查詢函式zrangecommand原始碼，也是很長，汗~~~，不過放心，有了上面的基礎，大致也能猜到查詢邏輯應該是什麼樣子的：

void zrangecommand(client *c) 
void zrangegenericcommand(client *c, int reverse)  else if (c->argc >= 5) 
//有序集校驗
if ((zobj = lookupkeyreadorreply(c,key,shared.emptymultibulk)) == null
|| checktype(c,zobj,obj_zset)) return;
//索引值重置
llen = zsetlength(zobj);
if (start < 0) start = llen+start;
if (end < 0) end = llen+end;
if (start < 0) start = 0;
//返回空集
if (start > end || start >= llen) 
if (end >= llen) end = llen-1;
rangelen = (end-start)+1;
//返回給客戶端結果長度
addreplymultibulklen(c, withscores ? (rangelen*2) : rangelen);
//同樣是根據有序集的不同結構執行不同的查詢邏輯
if (zobj->encoding == obj_encoding_ziplist) 
} else if (zobj->encoding == obj_encoding_skiplist)  else 
//遍歷並返回給客戶端
while(rangelen--) 
} else 
}

上面就是關於有序集sortedset的新增，刪除，查詢的原始碼。可以看出sortedset會根據存放元素的數量選擇ziplist或者雜湊表+跳表兩種資料結構進行實現，之所以原始碼看上去很長，主要原因也就是要根據不同的資料結構進行不同的**實現。只要掌握了這個核心思路，再看原始碼就不會太難。

有序集的邏輯不難，就是**有點長，涉及到ziplist，skiplist，dict三套資料結構，其中除了常規的dict之外，另外兩個資料結構內容都不少，準備專門寫文章進行總結，就不在這裡贅述了。本文主要目的是總結一下有序集sortedset的實現原理。

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