前言
zset是一种可以用来排序功能的有序集合，每个元素有一个浮点型的score属性，根据score来从小到大排序，score相同时，按照key的ascii码排序` 。
和其他数据结构比较
一、基本使用
ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]
1、zadd插入元素到有序集合语法
2、key有序集合名
3、NX-元素不存在时才设置成功,XX-元素存在时才设置成功
4、CH 修改返回值=添加的新元素和修改的元素之和
5、INCR 修改新的score为原score加上新指定的score值
6、score 新元素的分数值
7、新元素名称
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
1、ZRANGE 按范围查找有序集合中元素，支持返回元素的分数
2、key是需要查找的有序集合
3、start 开始坐标，0-代表第1个元素，依次内推，-1-代表最后一个元素
4、WITHSCORES 是否返回分值
二、存储类型
和hash类型一样，zset也使用两种编码：ziplist和skiplist（跳表）。
在redis.conf中，通过下面的配置条件来切换存储类型
#元素个数小于128个时使用ziplistzset-max-ziplist-entries 128# 任意一个元素值member字节超过64字节，不使用ziplistzset-max-ziplist-value 64
在源码中，新增一个元素时候，如果不存在有序集合，会根据配置创建不同存储类型的zset。
// 新增元素命令 根据配置创建不同编码的zsetvoid zaddGenericCommand(client *c, int flags) {.../* Lookup the key and create the sorted set if does not exist. */ zobj = lookupKeyWrite(c->db,key); if (zobj == NULL) { if (xx) goto reply_to_client; /* No key + XX option: nothing to do. */ if (server.zset_max_ziplist_entries == 0 || server.zset_max_ziplist_value < sdslen(c->argv[scoreidx+1]->ptr)) { //如果满足配置的ziplist阈值，使用ziplist编码 zobj = createZsetObject(); } else { // 使用skiplist zobj = createZsetZiplistObject(); } dbAdd(c->db,key,zobj); } else { if (zobj->type != OBJ_ZSET) { addReply(c,shared.wrongtypeerr); goto cleanup; } } ...}
- ziplist结构在上文中，已经分析过，本文就不再分析了，本文将重点分析skiplist
三、跳表分析
- redis跳表的特点：
1、用c语言翻译实现了William Pugh的平衡树的概率替代方案算法。
2、支持重复的score成员
3、支持分数排序，也支持数据排序
4、有一个后向指针，所以它是一个双向链表，后向指针仅在“级别 1”。这允许从尾到头遍历列表，对ZREVRANGE很有用
四、跳表结构定义
/* 跳表节点定义 ZSETs use a specialized version of Skiplists */typedef struct zskiplistNode {
//元素内容 字符串类型 sds ele; //分数 double score; //后继指针，用于从后向前查找数据 struct zskiplistNode *backward; struct zskiplistLevel {
//前驱指针，用于向前面查找数据 struct zskiplistNode *forward; //元素跨度 unsigned long span; } level[];} zskiplistNode;typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tail; //大小 unsigned long length; //总层数 int level;} zskiplist;typedef struct zset {
//字典 dict *dict; //跳表 zskiplist *zsl;} zset;
总结：跳表是一个链表，每个节点上有一个层级数组，每一层的节点都保存下一个节点的指针。
五、skiplist新增方法源码分析
//插入一个节点
zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {
/* update保存每一层插入位置的前一个节点 */
zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];
int i, level;
serverAssert(!isnan(score));
//zset头节点
x = zsl->header;
//从最大层开始遍历，寻找每一层插入位置的前一个节点
for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {
//计算插入位置 最大层基础是0，其他是下一层作为基础
/* store rank that is crossed to reach the insert position */
rank[i] = i == (zsl->level-1) ? 0 : rank[i+1];
//当前节点的分数小于插入元素分数，或者分数相等，内容小于插入元素内容（需要在这个节点前插入数据）
while (x->level[i].forward && (x->level[i].forward->score < score
||(x->level[i].forward->score == score
&& sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0))){
// 累加当前节点跨越的节点数
rank[i] += x->level[i].span;
// 记录比现在当前节点小的节点
x = x->level[i].forward;
}
update[i] = x;
}
/* we assume the element is not already inside, since we allow duplicated * scores, reinserting the same element should never happen since the * caller of zslInsert() should test in the hash table if the element is * already inside or not. */
//计算新元素 的等级
level = zslRandomLevel();
//新元素等级 比当前跳表等级 大
if (level > zsl->level) {
//初始化新等级和老等级之间的每个等级 插入位置前一个节点数据
for (i = zsl->level; i < level; i++) {
//初始化 插入位置前一个节点 是第1个节点
rank[i] = 0;
//初始化 插入位置前一个节 为头节点
update[i] = zsl->header;
//初始化 插入位置前一个节点 跨越的节点数 为跳表长度
update[i]->level[i].span = zsl->length;
}
zsl->level = level;
}
//创建一个新节点
x = zslCreateNode(level,score,ele);
//遍历每一层 根据之前算好的前一个位置,将新节点插入到每层的位置
for (i = 0; i < level; i++) {
//更新新节点下一个节点
x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;
//新节点插入 链接
update[i]->level[i].forward = x;
//更新跨度
/* update span covered by update[i] as x is inserted here */
x->level[i].span = update[i]->level[i].span - (rank[0] - rank[i]);
update[i]->level[i].span = (rank[0] - rank[i]) + 1;
}
/* increment span for untouched levels */
for (i = level; i < zsl->level; i++) {
update[i]->level[i].span++;
}
//修改新的节点的前驱节点
x->backward = (update[0] == zsl->header) ? NULL : update[0];
if (x->level[0].forward)
x->level[0].forward->backward = x;
else
//新节点属于尾节点
zsl->tail = x;
//长度增加
zsl->length++;
return x;
}
//随机计算新层级
int zslRandomLevel(void) {
int level = 1;
// 随机数 < 65535*0.25（百分之25概率要加1个层级） 层级自增1
while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))
level += 1;
return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL) ? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
}
整体流程入下图：
