zset是Redis提供的一個非常特別的數據結構，常用作排行榜等功能，以用戶id為value，關注時間或者分數作為score進行排序。與其他數據結構相似，zset也有兩種不同的實現，分別是zipList和skipList。zipList前面我們已經介紹過了，這里就不再介紹了。具體使用哪種結構進行存儲，規則如下：
zipList：滿足以下兩個條件[score,value]鍵值對數量少於128個；- 每個元素的長度小於64字節；
skipList：不滿足以上兩個條件時使用跳表、組合了hash和skipListhash用來存儲value到score的映射，這樣就可以在O(1)時間內找到value對應的分數；skipList按照從小到大的順序存儲分數skipList每個元素的值都是[socre,value]對
使用zipList的示意圖如下所示：
使用跳表時的示意圖：
跳表 skipList
跳表skipList在Redis中的運用場景只有一個，那就是作為有序列表zset的底層實現。跳表可以保證增、刪、查等操作時的時間復雜度為O(logN)，這個性能可以與平衡樹相媲美，但實現方式上卻更加簡單，唯一美中不足的就是跳表占用的空間比較大，其實就是一種空間換時間的思想。跳表的結構如下所示：
Redis中跳表一個節點最高可以達到64層，一個跳表中最多可以存儲2^64個元素。跳表中，每個節點都是一個skiplistNode，
每個跳表的節點也都會維護着一個score值，這個值在跳表中是按照從小到大的順序排列好的。
跳表的結構定義如下所示：
typedf struct zskiplist{
//頭節點
struct zskiplistNode *header;
//尾節點
struct zskiplistNode *tail;
// 跳表中元素個數
unsigned long length;
//目前表內節點的最大層數
int level;
}zskiplist;
header：指向跳表的頭節點，通過這個指針可以直接找到表頭，時間復雜度為O(1)；
tail：指向跳表的尾節點，通過這個指針可以直接找到表尾，時間復雜度為o(1)；
length：記錄跳表的長度，即不包括頭節點，整個跳表中有多少個元素；
level：記錄當前跳表內，所有節點中層數最大的level；
zskiplist的示意圖如下所示：
zskiplistNode的結構定義如下：
typedf struct zskiplistNode{
sds ele;// 具體的數據
double score;// 分數
struct zskiplistNode *backward;//后退指針
struct zskiplistLevel{
struct zskiplistNode *forward;//前進指針forward
unsigned int span;//跨度span
}level[];//層級數組 最大32
}zskiplistNode;
ele：真正的數據，每個節點的數據都是唯一的，但節點的分數score可以是一樣的。兩個相同分數score的節點是按照元素的字典序進行排列的；
score：各個節點中的數字是節點所保存的分數score，在跳表中，節點按照各自所保存的分數從小到大排列；
backward：用於從表尾向表頭遍歷，每個節點只有一個后退指針，即每次只能后退一步；
層級數組：這個數組中的每個節點都有兩個屬性，forward指向下一個節點，span跨度用來計算當前節點在跳表中的一個排名，這就為zset提供了一個查看排名的方法。數組中的每個節點中用1、2、3等字樣標記節點的各個層，L1代表第一層，L2代表第二層，L3代表第三層；，以此類推；
skiplistNode的示意圖如下所示：
增刪改查
以下圖為例，講解一下skiplist的增刪改查過程。
查
假設現在要查找7這個節點，步驟如下：
- 從
head開始遍歷，指針指向4這個節點，由於4<7，且同層的下一個指針指向NULL，所以下級一層； - 跳到6節點所在的層，同理，6<7，且同層的下一個指針指向
NULL，再下降一層； - 此時到了第一層，第一層是一個雙向鏈表，由於6<7，所以開始向后遍歷，查找到7就返回，不然就返回
NULL；
刪
刪除的過程前期與查找相似，先定位到元素所在的位置，再進行刪除，最后更新一下指針、更新一下最高的層數。
改
先是判斷這個 value 是否存在，如果存在就是更新的過程，如果不存在就是插入過程。在更新的過程是，如果找到了Value，先刪除掉，再新增，這樣的弊端是會做兩次的搜索，在性能上來講就比較慢了，在 Redis 5.0 版本中，Redis 的作者 Antirez 優化了這個更新的過程，目前的更新過程是如果判斷這個 value是否存在，如果存在的話就直接更新，然后再調整整個跳躍表的 score 排序，這樣就不需要兩次的搜索過程。
增
比如要插入的值為 6
- 從 head 節點開始，先是在 head 開始降層來查找到最后一個比 6 小的節點；
- 等到查到最后一個比 6 小的節點的時候(假設為 5 )；
- 然后需要引入一個隨機層數算法來為這個節點隨機地建立層數；
- 把這個節點插入進去以后，同時更新一遍最高的層數即可；
隨機層數算法
int zslRandomLevel(void) {
int level = 1;
while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))
level += 1;
return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL)
? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
}
#define ZSKIPLIST_MAXLEVEL 32
#define ZSKIPLIST_P 0.25
總結
參考
https://juejin.im/post/5ec4f57af265da76c1132837#comment
https://juejin.im/post/5e1ac4d95188254c457786ee
https://juejin.im/post/5e1ae93d6fb9a030073b43bc