面试题：Redis二进制位数组存储结构基础优化

Question

在Redis中，二进制位数组（BitArray）常用于节省空间存储大量布尔值。请描述一下Redis二进制位数组的基本存储结构，以及在实际应用中，如何通过优化存储结构来减少内存占用？

Answer 1

Redis二进制位数组基本存储结构

Redis中二进制位数组是基于字符串实现的。一个字符串由多个字节组成，每个字节包含8位。所以二进制位数组中的位会按顺序填充到字节中，从字节的低位开始填充。例如，对于一个长度为10位的二进制位数组，会占用2个字节，第一个字节存放前8位，第二个字节存放剩余2位。

通过优化存储结构减少内存占用的方法

1. 精确计算所需空间：在初始化二进制位数组时，准确预估实际需要存储的布尔值数量，避免过度分配空间。例如，如果已知需要存储1000个布尔值，根据每个字节存储8位，应分配125个字节（1000 / 8），而不是随意分配较大空间。
2. 按需扩展：如果数据量是动态增长的，不要一次性分配过大空间，而是根据实际增长情况逐步扩展。Redis提供了相关命令（如SETBIT），在设置新的位时会自动扩展字符串空间，这种按需扩展方式能有效避免预分配过多空间导致的内存浪费。
3. 复用现有数据结构：如果应用场景中已经存在一些相关的字符串数据结构，且有剩余空间可以利用，可考虑复用这些空间来存储二进制位数组，从而减少整体内存占用。