面试题：Redis压缩列表节点设计中如何节省内存空间

Question

请阐述Redis压缩列表节点在设计上采用了哪些方法来有效节省内存空间，并举例说明这些方法如何在实际应用场景中发挥作用。

Answer 1

Redis压缩列表节点节省内存空间的设计方法

1. 灵活的编码方式：
   • 对于短字符串和整数，采用不同的编码格式。例如，对于小整数会直接使用紧凑的编码格式存储，而不是按照常规的整数存储方式（如32位或64位）。比如，对于小于12位的整数，可能会使用更少的字节来编码。
   • 对于字符串，长度较短的字符串会使用特殊的编码，直接将长度和内容紧凑地存储在一起，而不是像常规字符串那样需要额外的空间来记录长度等信息。
2. 内存复用：
   • 压缩列表中的节点是紧密相连的，前一个节点的结束位置紧接着下一个节点的开始位置，中间没有额外的空闲空间。这样在存储多个节点时，最大程度地利用了内存，减少了碎片化。例如，连续存储多个短字符串节点时，它们之间无缝衔接，节省了因节点间空隙造成的内存浪费。
3. 减少元数据开销：
   • 节点在存储时，对于一些可以通过计算得出的信息，不会额外存储元数据。比如，节点的长度等信息，部分情况下可以通过前后节点的位置计算得出，从而减少了每个节点额外存储此类信息的空间开销。

在实际应用场景中的作用举例

1. 存储用户会话信息：
   • 假设一个在线聊天应用需要存储每个用户的会话列表，会话列表中的每条消息可能包含简短的文本（如“你好”“再见”等）和一些小的整数标识（如消息类型）。使用压缩列表存储这些会话信息时，短文本消息可以通过紧凑的字符串编码方式存储，消息类型的小整数也能以高效的整数编码格式存储，而且这些节点紧密相连，最大程度节省内存。例如，一个包含1000条简单消息的用户会话列表，如果使用常规数据结构存储可能会占用较大内存，而压缩列表可以显著减少内存占用，使得服务器可以在有限的内存下存储更多用户的会话信息。
2. 排行榜数据存储：
   • 以游戏排行榜为例，排行榜中存储玩家的名次（整数）和简单的昵称（短字符串）。压缩列表可以用紧凑的整数编码存储名次，用短字符串编码存储昵称，节点之间内存复用，紧密排列。这样在存储大量玩家排行榜信息时，能够有效节省内存，使得排行榜数据可以在内存中高效存储，快速进行查询和更新操作。