intset是Redis集合的底层实现之一，当存储整数集合并且数据量较小的情况下Redis会使用intset作为set的底层实现。当数据量较大或者集合元素为字符串时则会使用dict实现set。
intset将整数元素按顺序存储在数组里，并通过二分法降低查找元素的时间复杂度。数据量大时，依赖于“查找”的命令（如SISMEMBER）就会由于O(logn)的时间复杂度而遇到一定的瓶颈，所以数据量大时会用dict来代替intset。但是intset的优势就在于比dict更省内存，而且数据量小的时候O(logn)未必会慢于O(1)的hash function。这也是intset存在的原因。
intset结构体声明
typedef struct intset {uint32_t encoding; //intset的类型编码uint32_t length; //成员元素的个数int8_t contents[];//用来存储成员的柔性数组
}需要注意contents数组成员被声明为int8_t类型并不表示contents里存的是int8_t类型的成员，这个类型声明对于contents来说可以认为是毫无意义的，因为intset成员是什么类型完全取决于encoding变量的值。encoding提供下面三种值：
#define INTSET_ENC_INT16 (sizeof(int16_t))
#define INTSET_ENC_INT32 (sizeof(int32_t))
#define INTSET_ENC_INT64 (sizeof(int64_t))如果intset的encoding为INTSET_ENC_INT16，则contents的每个成员的“逻辑类型”都为int16_t。
虽然每个成员的“实际类型”是int8_t，无法直接通过contents[x]取出索引为x的成员元素，但是intset.c里提供了些函数，可以按照不同的encoding方式设置/取出contents的成员。（用指针设置，memcpy取出）
由于这种方法在内存上暴力地赋值与取值，所以希望元素在不同机器上存储的字节序一致，但是不同处理器 在内存中存放数据的方式不一定相同，主要分为大端字节序和小端字节序。 大小端字节序自己网上搜索资料进行学习。
如果老老实实通过contents[x]的方式赋值取值，我们就不需要考虑这个字节序的问题，但是intset根据encoding的值指定元素的地址偏移，暴力地对内存进行操作。若数据被截断了，则大端机器和小端机器会表现出不统一的状况。为了避免这种情况发生，intset不管在什么机器上都按照同一种字节序(小端)在内存中存intset的成员变量。
redis源码中使用了比较暴力的方式进行大小端的转换：以64位的转换为例.
/* variants of the function doing the actual convertion only if the target* host is big endian */
#if (BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN)
#define memrev16ifbe(p)
#define memrev32ifbe(p)
#define memrev64ifbe(p)
#define intrev16ifbe(v) (v)
#define intrev32ifbe(v) (v)
#define intrev64ifbe(v) (v)
#else
#define memrev16ifbe(p) memrev16(p)
#define memrev32ifbe(p) memrev32(p)
#define memrev64ifbe(p) memrev64(p)
#define intrev16ifbe(v) intrev16(v)
#define intrev32ifbe(v) intrev32(v)
#define intrev64ifbe(v) intrev64(v)
#endif//翻转
void memrev64(void *p) {unsigned char *x = p, t;t = x[0];x[0] = x[7];x[7] = t;t = x[1];x[1] = x[6];x[6] = t;t = x[2];x[2] = x[5];x[5] = t;t = x[3];x[3] = x[4];x[4] = t;
}
uint64_t intrev64(uint64_t v) {memrev64(&v);return v;
}intset基本操作
底层赋值/取值操作
通过_intsetSet和_intsetGet这两个工具函数，可以根据intset的encoding 读/写contents里索引为pos的值。这是后续intset操作的基础。
/* Set the value at pos, using the configured encoding. */
//按照intset的encoding设置指定位置pos的值
static void _intsetSet(intset *is, int pos, int64_t value) {uint32_t encoding = intrev32ifbe(is->encoding);if (encoding == INTSET_ENC_INT64) {((int64_t*)is->contents)[pos] = value;//大端机器在设置contents时将数据按字节翻转，按照小端序存储memrev64ifbe(((int64_t*)is->contents)+pos);} else if (encoding == INTSET_ENC_INT32) {((int32_t*)is->contents)[pos] = value;memrev32ifbe(((int32_t*)is->contents)+pos);} else {((int16_t*)is->contents)[pos] = value;memrev16ifbe(((int16_t*)is->contents)+pos);}
}
/* Return the value at pos, using the configured encoding. */
//按照intset的encoding取出指定位置pos的值
//不对pos进行越界判断，可能会导致undefined behavior
static int64_t _intsetGet(intset *is, int pos) {return _intsetGetEncoded(is,pos,intrev32ifbe(is->encoding));
}
/* Return the value at pos, given an encoding. */
//以enc为编码取出整数集合is在pos索引上的值
//不对pos进行越界判断，可能会导致undefined behavior
static int64_t _intsetGetEncoded(intset *is, int pos, uint8_t enc) {int64_t v64;int32_t v32;int16_t v16;if (enc == INTSET_ENC_INT64) {//将contents在pos位置的值赋给v64//不能直接写contents[pos]的原因是contents时int8_t类型的，contents[pos]表示是以sizeof(int8_t)为单位移动的指针，而实际的编码是INTSET_ENC_INT64，先将contents指针的类型变为int64_t*memcpy(&v64,((int64_t*)is->contents)+pos,sizeof(v64));//大端机器在取出contents时将原本按照小端序存储的数据按字节翻转，读出正确的值memrev64ifbe(&v64);return v64;} else if (enc == INTSET_ENC_INT32) {memcpy(&v32,((int32_t*)is->contents)+pos,sizeof(v32));memrev32ifbe(&v32);return v32;} else {memcpy(&v16,((int16_t*)is->contents)+pos,sizeof(v16));memrev16ifbe(&v16);return v16;}
}创建一个空intset
空intset的默认encoding是INTSET_ENC_INT16，contents每个成员的逻辑类型是int16_t（虽然还没有成员）
/* Create an empty intset. */
intset *intsetNew(void) {intset *is = zmalloc(sizeof(intset));is->encoding = intrev32ifbe(INTSET_ENC_INT16);is->length = 0;return is;
}查询一个成员
前面说了intset是将元素按大小顺序存储在contents数组里，所以在插入新元素之前，必须通过二分法找到合理的插入位置，这由intsetSearch(intset is, int64_t value, uint32_t pos)函数实现。
它的作用是在整数集合里用二分法找到value的位置，并把位置写给pos参数，函数返回1；若没找到，则写给pos的是能被插入的value的位置(intset按顺序存储)，函数返回0。
static uint8_t intsetSearch(intset *is, int64_t value, uint32_t *pos) {int min = 0, max = intrev32ifbe(is->length)-1, mid = -1;int64_t cur = -1;/* The value can never be found when the set is empty */if (intrev32ifbe(is->length) == 0) {if (pos) *pos = 0;return 0;} else {/* Check for the case where we know we cannot find the value,* but do know the insert position. *///判断是否大于小于边界值if (value > _intsetGet(is,intrev32ifbe(is->length)-1)) {if (pos) *pos = intrev32ifbe(is->length);//value可以被插入的位置return 0;} else if (value < _intsetGet(is,0)) {if (pos) *pos = 0;return 0;}}//二分while(max >= min) {mid = ((unsigned int)min + (unsigned int)max) >> 1;cur = _intsetGet(is,mid);if (value > cur) {min = mid+1;} else if (value < cur) {max = mid-1;} else {break;}}if (value == cur) {if (pos) *pos = mid;//找到了return 1;} else {if (pos) *pos = min;return 0;}
}使用二分法的查找方法还是比较快速的找到对应的值的，上面写的方式在数据量比较大时，可能会存在越界的可能，可以改为下面的方式：
while (max >= min) {mid = min + (max - min)/2;........
}原因是：max + min可能就越界了。
插入一个成员
插入一个值为value的成员时，会做以下判断逻辑：
- 计算value的encoding
- 若value的encoding大于要插入的intset的encoding，则调用intsetUpgradeAndAdd直接升级intset的encoding并插入到首部或者尾部。
- 若value的encoding小于要插入的intset的encoding，则不需要升级intset的encoding，调用intsetSearch找到合适的插入位置，再将该位置到contents尾部的数据全部右移一格，最后将value插入到pos。
/* Insert an integer in the intset */
//success传null进来则说明外层调用者不需要知道是否插入成功(value是否已存在)，否则success用于此目的
intset *intsetAdd(intset *is, int64_t value, uint8_t *success) {uint8_t valenc = _intsetValueEncoding(value);//根据value的大小计算value的encodinguint32_t pos;if (success) *success = 1;/* Upgrade encoding if necessary. If we need to upgrade, we know that* this value should be either appended (if > 0) or prepended (if < 0),* because it lies outside the range of existing values. */if (valenc > intrev32ifbe(is->encoding)) {//这种插入需要改变encoding(不需要search，因为encoding改变说明value一定插入在contents首部或者尾部)/* This always succeeds, so we don't need to curry *success. */return intsetUpgradeAndAdd(is,value);} else {/* Abort if the value is already present in the set.* This call will populate "pos" with the right position to insert* the value when it cannot be found. */if (intsetSearch(is,value,&pos)) {if (success) *success = 0;//intset里已存在该值，返回失败return is;}is = intsetResize(is,intrev32ifbe(is->length)+1);if (pos < intrev32ifbe(is->length)) intsetMoveTail(is,pos,pos+1);//右移一格}_intsetSet(is,pos,value);//插入值is->length = intrev32ifbe(intrev32ifbe(is->length)+1);return is;
}/* Return the required encoding for the provided value. */
//根据v值的大小决定需要的编码类型
static uint8_t _intsetValueEncoding(int64_t v) {if (v < INT32_MIN || v > INT32_MAX)return INTSET_ENC_INT64;else if (v < INT16_MIN || v > INT16_MAX)return INTSET_ENC_INT32;elsereturn INTSET_ENC_INT16;
}/* Upgrades the intset to a larger encoding and inserts the given integer. */
//这个函数执行的前提是value参数的大小超过了当前编码
//为is->content重新分配内存并修改编码添加value进这个intset
static intset *intsetUpgradeAndAdd(intset *is, int64_t value) {uint8_t curenc = intrev32ifbe(is->encoding);//当前编码类型uint8_t newenc = _intsetValueEncoding(value);//新的编码类型int length = intrev32ifbe(is->length);int prepend = value < 0 ? 1 : 0;//因为value一定超过了编码的限制，所以看value是大于0还是小于0以此决定value放置在content[0]还是content[length]/* First set new encoding and resize */is->encoding = intrev32ifbe(newenc);is = intsetResize(is,intrev32ifbe(is->length)+1);/* Upgrade back-to-front so we don't overwrite values.* Note that the "prepend" variable is used to make sure we have an empty* space at either the beginning or the end of the intset. */while(length--)//以curenc为编码倒序取出所有值并赋值给新的位置_intsetSet(is,length+prepend,_intsetGetEncoded(is,length,curenc));/* Set the value at the beginning or the end. */if (prepend)_intsetSet(is,0,value);else_intsetSet(is,intrev32ifbe(is->length),value);is->length = intrev32ifbe(intrev32ifbe(is->length)+1);return is;
}/* Resize the intset */
//解除is的内存分配并重新分配长度为len的intset的内存
static intset *intsetResize(intset *is, uint32_t len) {uint32_t size = len*intrev32ifbe(is->encoding);is = zrealloc(is,sizeof(intset)+size);return is;
}//把from索引到intset尾部的整块数据复制to索引(复制之后from值不变，但是可以被覆盖)
static void intsetMoveTail(intset *is, uint32_t from, uint32_t to) {void *src, *dst;uint32_t bytes = intrev32ifbe(is->length)-from;uint32_t encoding = intrev32ifbe(is->encoding);if (encoding == INTSET_ENC_INT64) {src = (int64_t*)is->contents+from;dst = (int64_t*)is->contents+to;bytes *= sizeof(int64_t);} else if (encoding == INTSET_ENC_INT32) {src = (int32_t*)is->contents+from;dst = (int32_t*)is->contents+to;bytes *= sizeof(int32_t);} else {src = (int16_t*)is->contents+from;dst = (int16_t*)is->contents+to;bytes *= sizeof(int16_t);}memmove(dst,src,bytes);
}移除一个成员
不同于插入一个成员，移除一个成员时不会改变intset的encoding，尽管移除这个成员之后所有成员的encoding都小于所在intset的encoding。
/* Delete integer from intset */
intset *intsetRemove(intset *is, int64_t value, int *success) {uint8_t valenc = _intsetValueEncoding(value);uint32_t pos;if (success) *success = 0;//valenc不可能大于当前编码，否则value一定不在该intset中if (valenc <= intrev32ifbe(is->encoding) && intsetSearch(is,value,&pos)) {uint32_t len = intrev32ifbe(is->length);/* We know we can delete */if (success) *success = 1;/* Overwrite value with tail and update length */if (pos < (len-1)) intsetMoveTail(is,pos+1,pos);is = intsetResize(is,len-1);//减小内存分配is->length = intrev32ifbe(len-1);//size-1}return is;
}总结
通过intset底层实现我们可以发现：基于顺序存储的整数集合 执行一些需要用到查询的命令时 其时间复杂度不会是文档里注明O(1)，例如：SADD、SREM 操作一个成员时，时间复杂度会是O(logn)。所以当整数集合数据量变大的时候，redis会用dict作为集合的底层实现，将SADD、SREM、SISMEMBER这些命令的时间复杂度降至O(1)，当然，这会比intset消耗更多内存。
函数剖析)
