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`` （\ :math:`2^{6}-1`\ ）字节的字节数组； 2. 长度小于等于 ``16383`` （\ :math:`2^{14}-1`\ ） 字节的字节数组； 3. 长度小于等于 ``4294967295`` （\ :math:`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。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-4 压缩列表节点的各个组成部分"; node [shape = record]; n [label = " previous_entry_length | encoding | content "]; } 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。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-5 当前节点的前一节点的长度为 5 字节"; node [shape = record]; n [label = " previous_entry_length \n 0x05 | encoding \n ... | content \n ... "]; } 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。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-6 当前节点的前一节点的长度为 10086 字节"; node [shape = record]; n [label = " previous_entry_length \n 0xFE00002766 | encoding \n ... | content \n ... "]; } 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。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-7 通过指针运算计算出前一个节点的地址"; rankdir = BT; node [shape = record]; entry [label = " ... | previous_entry | current_entry | ... "]; c [label = "c", shape = plaintext]; c -> entry:current_entry; p [label = "p = c - current_entry.previous_entry_length", shape = plaintext]; p -> entry:previous_entry [minlen = 2.0]; } 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。 .. graphviz:: digraph { rankdir = BT; node [shape = record]; entry1 [label = " zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | entry3 | entry4 | zlend "]; node [shape = plaintext]; p1 -> entry1:e4; } .. graphviz:: digraph { rankdir = BT; node [shape = record]; entry2 [label = " zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | entry3 | entry4 | zlend "]; node [shape = plaintext]; p2 [label = "p2 = p1 - entry4.previous_entry_length"]; p2 -> entry2:e3; } .. graphviz:: digraph { rankdir = BT; node [shape = record]; entry3 [label = " zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | entry3 | entry4 | zlend "]; node [shape = plaintext]; p3 [label = "p3 = p2 - entry3.previous_entry_length"]; p3 -> entry3:e2; } .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-8 一个从表尾向表头遍历的例子"; rankdir = BT; node [shape = record]; entry4 [label = " zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | entry3 | entry4 | zlend "]; node [shape = plaintext]; p4 [label = "p4 = p3 - entry2.previous_entry_length"]; p4 -> entry4:e1; } 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"`` 。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-9 保存着字节数组 \"hello world\" 的节点"; node [shape = record]; entry [label = " previous_entry_length \n ... | encoding \n 00001011 | content \n \"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`` 。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 7-10 保存着整数值 10086 的节点"; node [shape = record]; entry [label = " previous_entry_length \n ... | encoding \n 11000000 | content \n 10086 "]; }