Ziplist 是由一系列特殊编码的内存块构成的列表，一个 ziplist 可以包含多个节点（entry），每个节点可以保存一个长度受限的字符数组（不以 \0 结尾的 char 数组）或者整数，包括：
字符数组
63 （(2^{6}-1)）字节的字符数组16383 （(2^{14}-1)） 字节的字符数组长度小于等于 4294967295 （(2^{32}-1)）字节的字符数组
整数
4 位长，介于 0 至 12 之间的无符号整数1 字节长，有符号整数3 字节长，有符号整数int16_t 类型整数int32_t 类型整数int64_t 类型整数因为 ziplist 节约内存的性质，哈希键、列表键和有序集合键初始化的底层实现皆采用 ziplist，更多信息请参考《哈希表》、《列表》和《有序集》章节。
本章先介绍 ziplist 的组成结构，以及 ziplist 节点的编码方式。再介绍 ziplist 的添加操作和删除操作的执行过程，以及这两种操作可能引起的连锁更新现象。最后介绍 ziplist 的遍历方法和节点查找方式。
下图展示了一个 ziplist 的典型分布结构：
area |<---- ziplist header ---->|<----------- entries ------------->|<-end->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes ? ? ? ? 1 byte +---------+--------+-------+--------+--------+--------+--------+-------+ component | zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | ... | entryN | zlend | +---------+--------+-------+--------+--------+--------+--------+-------+ ^ ^ ^ address | | | ZIPLIST_ENTRY_HEAD | ZIPLIST_ENTRY_END | ZIPLIST_ENTRY_TAIL
图中各个域的作用如下：
| 域 | 长度/类型 | 域的值 |
|---|---|---|
zlbytes | uint32_t | 整个 ziplist 占用的内存字节数，对 ziplist 进行内存重分配，或者计算末端时使用。 |
zltail | uint32_t | 到达 ziplist 表尾节点的偏移量。通过这个偏移量，可以在不遍历整个 ziplist 的前提下，弹出表尾节点。 |
zllen | uint16_t | ziplist 中节点的数量。当这个值小于 UINT16_MAX （65535）时，这个值就是 ziplist 中节点的数量；当这个值等于 UINT16_MAX 时，节点的数量需要遍历整个 ziplist 才能计算得出。 |
entryX | ? | ziplist 所保存的节点，各个节点的长度根据内容而定。 |
zlend | uint8_t | 255 的二进制值 1111 1111 （UINT8_MAX） ，用于标记 ziplist 的末端。 |
为了方便地取出 ziplist 的各个域以及一些指针地址， ziplist 模块定义了以下宏：
| 宏 | 作用 | 算法复杂度 |
|---|---|---|
ZIPLIST_BYTES(ziplist) | 取出 zlbytes 的值 | (\theta(1)) |
ZIPLIST_TAIL_OFFSET(ziplist) | 取出 zltail 的值 | (\theta(1)) |
ZIPLIST_LENGTH(ziplist) | 取出 zllen 的值 | (\theta(1)) |
ZIPLIST_HEADER_SIZE | 返回 ziplist header 部分的长度，总是固定的 10 字节 | (\theta(1)) |
ZIPLIST_ENTRY_HEAD(ziplist) | 返回到达 ziplist 第一个节点（表头）的地址 | (\theta(1)) |
ZIPLIST_ENTRY_TAIL(ziplist) | 返回到达 ziplist 最后一个节点（表尾）的地址 | (\theta(1)) |
ZIPLIST_ENTRY_END(ziplist) | 返回 ziplist 的末端，也即是 zlend 之前的地址 | (\theta(1)) |
因为 ziplist header 部分的长度总是固定的（4 字节 + 4 字节 + 2 字节），因此将指针移动到表头节点的复杂度为常数时间；除此之外，因为表尾节点的地址可以通过 zltail 计算得出，因此将指针移动到表尾节点的复杂度也为常数时间。
以下是用于操作 ziplist 的函数：
| 函数名 | 作用 | 算法复杂度 |
|---|---|---|
ziplistNew | 创建一个新的 ziplist | (\theta(1)) |
ziplistResize | 重新调整 ziplist 的内存大小 | (O(N)) |
ziplistPush | 将一个包含给定值的新节点推入 ziplist 的表头或者表尾 | (O(N^2)) |
zipEntry | 取出给定地址上的节点，并将它的属性保存到 zlentry 结构然后返回 | (\theta(1)) |
ziplistInsert | 将一个包含给定值的新节点插入到给定地址 | (O(N^2)) |
ziplistDelete | 删除给定地址上的节点 | (O(N^2)) |
ziplistDeleteRange | 在给定索引上，连续进行多次删除 | (O(N^2)) |
ziplistFind | 在 ziplist 中查找并返回包含给定值的节点 | (O(N)) |
ziplistLen | 返回 ziplist 保存的节点数量 | (O(N)) |
ziplistBlobLen | 以字节为单位，返回 ziplist 占用的内存大小 | (\theta(1)) |
因为 ziplist 由连续的内存块构成，在最坏情况下，当 ziplistPush 、 ziplistDelete 这类对节点进行增加或删除的函数之后，程序需要执行一种称为连锁更新的动作来维持 ziplist 结构本身的性质，所以这些函数的最坏复杂度都为 (O(N^2)) 。不过，因为这种最坏情况出现的概率并不高，所以大可以放心使用 ziplist ，而不必太担心出现最坏情况。
一个 ziplist 可以包含多个节点，每个节点可以划分为以下几个部分：
area |<------------------- entry -------------------->| +------------------+----------+--------+---------+ component | pre_entry_length | encoding | length | content | +------------------+----------+--------+---------+
以下几个小节将分别对这个四个部分进行介绍。
pre_entry_length 记录了前一个节点的长度，通过这个值，可以进行指针计算，从而跳转到上一个节点。
area |<---- previous entry --->|<--------------- current entry ---------------->| size 5 bytes 1 byte ? ? ? +-------------------------+-----------------------------+--------+---------+ component | ... | pre_entry_length | encoding | length | content | | | | | | | value | | 0000 0101 | ? | ? | ? | +-------------------------+-----------------------------+--------+---------+ ^ ^ address | | p = e - 5 e
上图展示了如何通过一个节点向前跳转到另一个节点：用指向当前节点的指针 e ，减去 pre_entry_length 的值（0000 0101 的十进制值， 5），得出的结果就是指向前一个节点的地址 p 。
根据编码方式的不同， pre_entry_length 域可能占用 1 字节或者 5 字节：
1 字节：如果前一节点的长度小于 254 字节，便使用一个字节保存它的值。5 字节：如果前一节点的长度大于等于 254 字节，那么将第 1 个字节的值设为 254 ，然后用接下来的 4 个字节保存实际长度。作为例子，以下是个长度为 1 字节的 pre_entry_length 域，域的值为 128 （二进制为 1000 0000 ）：
area |<------------------- entry -------------------->| size 1 byte ? ? ? +------------------+----------+--------+---------+ component | pre_entry_length | encoding | length | content | | | | | | value | 1000 0000 | | | | +------------------+----------+--------+---------+
而以下则是个长度为 5 字节的 pre_entry_length 域，域的第一个字节被设为 254 的二进制 1111 1110 ，而之后的四个字节则被设置为 10086 的二进制 10 0111 0110 0110 （多余的高位用 0 补完）：
area |<------------------------------ entry ---------------------------------->| size 5 bytes ? ? ? +-------------------------------------------+----------+--------+---------+ component | pre_entry_length | encoding | length | content | | | | | | | 11111110 00000000000000000010011101100110 | ? | ? | ? | +-------------------------------------------+----------+--------+---------+ |<------->|<------------------------------->| 1 byte 4 bytes
encoding 和 length 两部分一起决定了 content 部分所保存的数据的类型（以及长度）。
其中， encoding 域的长度为两个 bit ，它的值可以是 00 、 01 、 10 和 11 ：
00 、 01 和 10 表示 content 部分保存着字符数组。11 表示 content 部分保存着整数。以 00 、 01 和 10 开头的字符数组的编码方式如下：
| 编码 | 编码长度 | content 部分保存的值 |
|---|---|---|
00bbbbbb | 1 byte | 长度小于等于 63 字节的字符数组。 |
01bbbbbb xxxxxxxx | 2 byte | 长度小于等于 16383 字节的字符数组。 |
10____ aaaaaaaa bbbbbbbb cccccccc dddddddd | 5 byte | 长度小于等于 4294967295 的字符数组。 |
表格中的下划线 _ 表示留空，而变量 b 、 x 等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。
11 开头的整数编码如下：
| 编码 | 编码长度 | content 部分保存的值 |
|---|---|---|
11000000 | 1 byte | int16_t 类型的整数 |
11010000 | 1 byte | int32_t 类型的整数 |
11100000 | 1 byte | int64_t 类型的整数 |
11110000 | 1 byte | 24 bit 有符号整数 |
11111110 | 1 byte | 8 bit 有符号整数 |
1111xxxx | 1 byte | 4 bit 无符号整数，介于 0 至 12 之间 |
content 部分保存着节点的内容，类型和长度由 encoding 和 length 决定。
以下是一个保存着字符数组 hello world 的节点的例子：
area |<---------------------- entry ----------------------->| size ? 2 bit 6 bit 11 byte +------------------+----------+--------+---------------+ component | pre_entry_length | encoding | length | content | | | | | | value | ? | 00 | 001011 | hello world | +------------------+----------+--------+---------------+
encoding 域的值 00 表示节点保存着一个长度小于等于 63 字节的字符数组，length 域给出了这个字符数组的准确长度 —— 11 字节（的二进制 001011），content 则保存着字符数组值 hello world 本身（为了方便表示， content 部分使用字符而不是二进制表示）。
以下是另一个节点，它保存着整数 10086 ：
area |<---------------------- entry ----------------------->| size ? 2 bit 6 bit 2 bytes +------------------+----------+--------+---------------+ component | pre_entry_length | encoding | length | content | | | | | | value | ? | 11 | 000000 | 10086 | +------------------+----------+--------+---------------+
encoding 域的值 11 表示节点保存的是一个整数；而 length 域的值 000000 表示这个节点的值的类型为 int16_t ；最后， content 保存着整数值 10086 本身（为了方便表示， content 部分用十进制而不是二进制表示）。
函数 ziplistNew 用于创建一个新的空白 ziplist ，这个 ziplist 可以表示为下图：
area |<---- ziplist header ---->|<-- end -->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes 1 byte +---------+--------+-------+-----------+ component | zlbytes | zltail | zllen | zlend | | | | | | value | 1011 | 1010 | 0 | 1111 1111 | +---------+--------+-------+-----------+ ^ | ZIPLIST_ENTRY_HEAD & address ZIPLIST_ENTRY_TAIL & ZIPLIST_ENTRY_END
空白 ziplist 的表头、表尾和末端处于同一地址。
创建了 ziplist 之后，就可以往里面添加新节点了，根据新节点添加位置的不同，这个工作可以分为两类来进行：
以下两个小节分别讨论这两种情况。
将新节点添加到 ziplist 的末端需要执行以下三个步骤：
pre_entry_length 、 encoding 、 length 和 content 。zlbytes ，到达表尾节点的偏移量 zltail ，以及记录节点数量的 zllen 。举个例子，假设现在要将一个新节点添加到只含有一个节点的 ziplist 上，程序首先要执行步骤 1 ，定位 ziplist 的末端：
area |<---- ziplist header ---->|<--- entries -->|<-- end -->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes 5 bytes 1 bytes +---------+--------+-------+----------------+-----------+ component | zlbytes | zltail | zllen | entry 1 | zlend | | | | | | | value | 10000 | 1010 | 1 | ? | 1111 1111 | +---------+--------+-------+----------------+-----------+ ^ ^ | | address ZIPLIST_ENTRY_HEAD ZIPLIST_ENTRY_END & ZIPLIST_ENTRY_TAIL
然后执行步骤 2 ，程序需要计算新节点所需的空间：
假设我们要添加到节点里的值为字符数组 hello world ，那么保存这个值共需要 12 字节的空间：
00 ， 而其余 6 bit 则保存字符数组长度 11 的二进制 001011 。另外，节点还需要 1 字节，用于保存前一个节点的长度 5 （二进制 101 ）。
合算起来，为了添加新节点， ziplist 总共需要多分配 13 字节空间。以下是分配完成之后， ziplist 的样子：
area |<---- ziplist header ---->|<------------ entries ------------>|<-- end -->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes 5 bytes 13 bytes 1 bytes +---------+--------+-------+----------------+------------------+-----------+ component | zlbytes | zltail | zllen | entry 1 | entry 2 | zlend | | | | | | | | value | 10000 | 1010 | 1 | ? | pre_entry_length | 1111 1111 | | | | | | ? | | | | | | | | | | | | | | encoding | | | | | | | ? | | | | | | | | | | | | | | length | | | | | | | ? | | | | | | | | | | | | | | content | | | | | | | ? | | | | | | | | | +---------+--------+-------+----------------+------------------+-----------+ ^ ^ | | address ZIPLIST_ENTRY_HEAD ZIPLIST_ENTRY_END & ZIPLIST_ENTRY_TAIL
步骤三，更新新节点的各项属性（为了方便表示， content 的内容使用字符而不是二进制来表示）：
area |<---- ziplist header ---->|<------------ entries ------------>|<-- end -->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes 5 bytes 13 bytes 1 bytes +---------+--------+-------+----------------+------------------+-----------+ component | zlbytes | zltail | zllen | entry 1 | entry 2 | zlend | | | | | | | | value | 10000 | 1010 | 1 | ? | pre_entry_length | 1111 1111 | | | | | | 101 | | | | | | | | | | | | | | encoding | | | | | | | 00 | | | | | | | | | | | | | | length | | | | | | | 001011 | | | | | | | | | | | | | | content | | | | | | | hello world | | | | | | | | | +---------+--------+-------+----------------+------------------+-----------+ ^ ^ | | address ZIPLIST_ENTRY_HEAD ZIPLIST_ENTRY_END & ZIPLIST_ENTRY_TAIL
最后一步，更新 ziplist 的 zlbytes 、 zltail 和 zllen 属性：
area |<---- ziplist header ---->|<------------ entries ------------>|<-- end -->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes 5 bytes 13 bytes 1 bytes +---------+--------+-------+----------------+------------------+-----------+ component | zlbytes | zltail | zllen | entry 1 | entry 2 | zlend | | | | | | | | value | 11101 | 1111 | 10 | ? | pre_entry_length | 1111 1111 | | | | | | 101 | | | | | | | | | | | | | | encoding | | | | | | | 00 | | | | | | | | | | | | | | length | | | | | | | 001011 | | | | | | | | | | | | | | content | | | | | | | hello world | | | | | | | | | +---------+--------+-------+----------------+------------------+-----------+ ^ ^ ^ | | | address | ZIPLIST_ENTRY_TAIL ZIPLIST_ENTRY_END | ZIPLIST_ENTRY_HEAD
到这一步，添加新节点到表尾的工作正式完成。
Note
这里没有演示往空 ziplist 添加第一个节点的过程，因为这个过程和上面演示的添加第二个节点的过程类似；而且因为第一个节点的存在，添加第二个节点的过程可以更好地展示“将节点添加到表尾”这一操作的一般性。
比起将新节点添加到 ziplist 的末端，将一个新节点添加到某个/某些节点的前面要复杂得多，因为这种操作除了将新节点添加到 ziplist 以外，还可能引起后续一系列节点的改变。
举个例子，假设我们要将一个新节点 new 添加到节点 prev 和 next 之间：
add new entry here | V +----------+----------+----------+----------+----------+ | | | | | | | prev | next | next + 1 | next + 2 | ... | | | | | | | +----------+----------+----------+----------+----------+
程序首先为新节点扩大 ziplist 的空间：
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | | | | | | | | prev | ??? | next | next + 1 | next + 2 | ... | | | | | | | | +----------+----------+----------+----------+----------+----------+ |<-------->| expand space
然后设置 new 节点的各项值 ——到目前为止，一切都和前面介绍的添加操作一样：
set value, property, length, etc. | v +----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | | | | | | | | prev | new | next | next + 1 | next + 2 | ... | | | | | | | | +----------+----------+----------+----------+----------+----------+
现在，新的 new 节点取代原来的 prev 节点，成为了 next 节点的新前驱节点，不过，因为这时 next 节点的 pre_entry_length 域编码的仍然是 prev 节点的长度，所以程序需要将 new 节点的长度编码进 next 节点的 pre_entry_length 域里，这里会出现三种可能：
next 的 pre_entry_length 域的长度正好能够编码 new 的长度（都是 1 字节或者都是 5 字节）next 的 pre_entry_length 只有 1 字节长，但编码 new 的长度需要 5 字节next 的 pre_entry_length 有 5 字节长，但编码 new 的长度只需要 1 字节对于情况 1 和 3 ，程序直接更新 next 的 pre_entry_length 域。
如果是第二种情况，那么程序必须对 ziplist 进行内存重分配，从而扩展 next 的空间。然而，因为 next 的空间长度改变了，所以程序又必须检查 next 的后继节点 —— next+1 ，看它的 pre_entry_length 能否编码 next 的新长度，如果不能的话，程序又需要继续对 next+1 进行扩容。。。
这就是说，在某个/某些节点的前面添加新节点之后，程序必须沿着路径挨个检查后续的节点，是否满足新长度的编码要求，直到遇到一个能满足要求的节点（如果有一个能满足，则这个节点之后的其他节点也满足），或者到达 ziplist 的末端 zlend 为止，这种检查操作的复杂度为 (O(N^2)) 。
不过，因为只有在新添加节点的后面有连续多个长度接近 254 的节点时，这种连锁更新才会发生，所以可以普遍地认为，这种连锁更新发生的概率非常小，在一般情况下，将添加操作看成是 (O(N)) 复杂度也是可以的。
执行完这三种情况的其中一种后，程序更新 ziplist 的各项属性，至此，添加操作完成。
Note
在第三种情况中，程序实际上是可以执行类似于情况二的动作的：它可以挨个地检查新节点之后的节点，尝试收缩它们的空间长度，不过 Redis 决定不这么做，因为在一些情况下，比如前面提到的，有连续多个长度接近 254 的节点时，可能会出现重复的扩展——收缩——再扩展——再收缩的抖动（flapping）效果，这会让操作的性能变得非常差。
删除节点和添加操作的步骤类似。
1) 定位目标节点，并计算节点的空间长度 target-size ：
target start here | V +----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | | | | | | | | prev | target | next | next + 1 | next + 2 | ... | | | | | | | | +----------+----------+----------+----------+----------+----------+ |<-------->| target-size
2) 进行内存移位，覆盖 target 原本的数据，然后通过内存重分配，收缩多余空间：
target start here | V +----------+----------+----------+----------+----------+ | | | | | | | prev | next | next + 1 | next + 2 | ... | | | | | | | +----------+----------+----------+----------+----------+ | <------------------------------------------ memmove
3) 检查 next 、 next+1 等后续节点能否满足新前驱节点的编码。和添加操作一样，删除操作也可能会引起连锁更新。
可以对 ziplist 进行从前向后的遍历，或者从后先前的遍历。
当进行从前向后的遍历时，程序从指向节点 e1 的指针 p 开始，计算节点 e1 的长度（e1-size），然后将 p 加上 e1-size ，就将指针后移到了下一个节点 e2 。。。如此反覆，直到 p 遇到 ZIPLIST_ENTRY_END 为止，这样整个 ziplist 就遍历完了：
p + e1-size + e2-size p + e1-size | p | | | | | V V V +----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | ZIPLIST | | | | | | ZIPLIST | | ENTRY | e1 | e2 | e3 | e4 | ... | ENTRY | | HEAD | | | | | | END | +----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ |<-------->|<-------->| e1-size e2-size
当进行从后往前遍历的时候，程序从指向节点 eN 的指针 p 出发，取出 eN 的 pre_entry_length 值，然后用 p 减去 pre_entry_length ，这就将指针移动到了前一个节点 eN-1 。。。如此反覆，直到 p 遇到 ZIPLIST_ENTRY_HEAD 为止，这样整个 ziplist 就遍历完了。
p - eN.pre_entry_length | | p | | V V +----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | ZIPLIST | | | | | | ZIPLIST | | ENTRY | e1 | e2 | ... | eN-1 | eN | ENTRY | | HEAD | | | | | | END | +----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
这两个操作和遍历的原理基本相同，不再赘述。
ziplist 是由一系列特殊编码的内存块构成的列表，可以保存字符数组或整数值，同时是哈希键、列表键和有序集合键的底层实现之一。
ziplist 典型分布结构如下：
area |<---- ziplist header ---->|<----------- entries ------------->|<-end->| size 4 bytes 4 bytes 2 bytes ? ? ? ? 1 byte +---------+--------+-------+--------+--------+--------+--------+-------+ component | zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | ... | entryN | zlend | +---------+--------+-------+--------+--------+--------+--------+-------+ ^ ^ ^ address | | | ZIPLIST_ENTRY_HEAD | ZIPLIST_ENTRY_END | ZIPLIST_ENTRY_TAIL
ziplist 节点的分布结构如下：
area |<------------------- entry -------------------->| +------------------+----------+--------+---------+ component | pre_entry_length | encoding | length | content | +------------------+----------+--------+---------+
添加和删除 ziplist 节点有可能会引起连锁更新，因此，添加和删除操作的最坏复杂度为 (O(N^2)) ，不过，因为连锁更新的出现概率并不高，所以一般可以将添加和删除操作的复杂度视为 (O(N)) 。