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压缩列表节点的构成


每个压缩列表节点可以保存一个字节数组或者一个整数值, 其中, 字节数组可以是以下三种长度的其中一种:

  1. 长度小于等于 63 (2^{6}-1)字节的字节数组;
  2. 长度小于等于 16383 (2^{14}-1) 字节的字节数组;
  3. 长度小于等于 4294967295 (2^{32}-1)字节的字节数组;

而整数值则可以是以下六种长度的其中一种:

  1. 4 位长,介于 0 至 12 之间的无符号整数;
  2. 1 字节长的有符号整数;
  3. 3 字节长的有符号整数;
  4. int16_t 类型整数;
  5. int32_t 类型整数;
  6. int64_t 类型整数。

每个压缩列表节点都由 previous_entry_length 、 encoding 、 content 三个部分组成, 如图 7-4 所示。

接下来的内容将分别介绍这三个组成部分。

previous_entry_length

节点的 previous_entry_length 属性以字节为单位, 记录了压缩列表中前一个节点的长度。

previous_entry_length 属性的长度可以是 1 字节或者 5 字节:

  • 如果前一节点的长度小于 254 字节, 那么 previous_entry_length 属性的长度为 1 字节: 前一节点的长度就保存在这一个字节里面。
  • 如果前一节点的长度大于等于 254 字节, 那么 previous_entry_length 属性的长度为 5 字节: 其中属性的第一字节会被设置为 0xFE(十进制值 254), 而之后的四个字节则用于保存前一节点的长度。

图 7-5 展示了一个包含一字节长 previous_entry_length 属性的压缩列表节点, 属性的值为 0x05 , 表示前一节点的长度为 5 字节。

图 7-6 展示了一个包含五字节长 previous_entry_length 属性的压缩节点, 属性的值为 0xFE00002766 , 其中值的最高位字节 0xFE 表示这是一个五字节长的 previous_entry_length 属性, 而之后的四字节 0x00002766 (十进制值 10086 )才是前一节点的实际长度。

因为节点的 previous_entry_length 属性记录了前一个节点的长度, 所以程序可以通过指针运算, 根据当前节点的起始地址来计算出前一个节点的起始地址。

举个例子, 如果我们有一个指向当前节点起始地址的指针 c , 那么我们只要用指针 c 减去当前节点 previous_entry_length 属性的值, 就可以得出一个指向前一个节点起始地址的指针 p , 如图 7-7 所示。

压缩列表的从表尾向表头遍历操作就是使用这一原理实现的: 只要我们拥有了一个指向某个节点起始地址的指针, 那么通过这个指针以及这个节点的 previous_entry_length 属性, 程序就可以一直向前一个节点回溯, 最终到达压缩列表的表头节点。

图 7-8 展示了一个从表尾节点向表头节点进行遍历的完整过程:

  • 首先,我们拥有指向压缩列表表尾节点 entry4 起始地址的指针 p1 (指向表尾节点的指针可以通过指向压缩列表起始地址的指针加上zltail 属性的值得出);
  • 通过用 p1 减去 entry4 节点 previous_entry_length 属性的值, 我们得到一个指向 entry4 前一节点 entry3 起始地址的指针 p2 ;
  • 通过用 p2 减去 entry3 节点 previous_entry_length 属性的值, 我们得到一个指向 entry3 前一节点 entry2 起始地址的指针 p3 ;
  • 通过用 p3 减去 entry2 节点 previous_entry_length 属性的值, 我们得到一个指向 entry2 前一节点 entry1 起始地址的指针 p4 , entry1为压缩列表的表头节点;
  • 最终, 我们从表尾节点向表头节点遍历了整个列表。

encoding

节点的 encoding 属性记录了节点的 content 属性所保存数据的类型以及长度:

  • 一字节、两字节或者五字节长, 值的最高位为 00 、 01 或者 10 的是字节数组编码: 这种编码表示节点的 content 属性保存着字节数组, 数组的长度由编码除去最高两位之后的其他位记录;
  • 一字节长, 值的最高位以 11 开头的是整数编码: 这种编码表示节点的 content 属性保存着整数值, 整数值的类型和长度由编码除去最高两位之后的其他位记录;

表 7-2 记录了所有可用的字节数组编码, 而表 7-3 则记录了所有可用的整数编码。 表格中的下划线 _ 表示留空, 而 b 、 x 等变量则代表实际的二进制数据, 为了方便阅读, 多个字节之间用空格隔开。

表 7-2 字节数组编码

编码 编码长度 content 属性保存的值
00bbbbbb 1 字节 长度小于等于 63 字节的字节数组。
01bbbbbb xxxxxxxx 2 字节 长度小于等于 16383 字节的字节数组。
10______ aaaaaaaa bbbbbbbb cccccccc dddddddd 5 字节 长度小于等于 4294967295 的字节数组。

表 7-3 整数编码

编码 编码长度 content 属性保存的值
11000000 1 字节 int16_t 类型的整数。
11010000 1 字节 int32_t 类型的整数。
11100000 1 字节 int64_t 类型的整数。
11110000 1 字节 24 位有符号整数。
11111110 1 字节 8 位有符号整数。
1111xxxx 1 字节 使用这一编码的节点没有相应的 content 属性, 因为编码本身的 xxxx 四个位已经保存了一个介于 0 和12 之间的值, 所以它无须 content 属性。

content

节点的 content 属性负责保存节点的值, 节点值可以是一个字节数组或者整数, 值的类型和长度由节点的 encoding 属性决定。

图 7-9 展示了一个保存字节数组的节点示例:

  • 编码的最高两位 00 表示节点保存的是一个字节数组;
  • 编码的后六位 001011 记录了字节数组的长度 11 ;
  • content 属性保存着节点的值 "hello world" 。

图 7-10 展示了一个保存整数值的节点示例:

  • 编码 11000000 表示节点保存的是一个 int16_t 类型的整数值;
  • content 属性保存着节点的值 10086 。


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