《Redis设计与实现》阅读笔记（四）--字典

字典

字典，map，是用于保存键值对的抽象数据结构，是hash表实现。字典中的键唯一，通过键来操作值。Redis的数据库使用字典来作为底层实现。

定义

Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面由多个哈希表节点，哈希表节点保存着键值对。

哈希表

哈希表结构定义包含：哈希表数组，哈希表大小，哈希表掩码，哈希表已有节点数。

 typedef struct dictht {
     dicEntry **table;
     unsigned long size;
     unsigned long sizemask;
     unsigned long used;
 }dictht;

table就是哈希表数组，每个元素就是一个哈希表节点的指针。

size记录了哈希表的大小，也就是table的大小。

sizemask是哈希表的掩码，用于计算索引值，值总是size-1。

used就是哈希表已有节点数，注意与size进行区分哈希表大小并不等于节点数。

哈希表节点

哈希表节点结构包含：键，值，下一哈希表节点的指针（用于解决冲突）

 typedef struct dictEntry {
     void *key
     union {
         void *val
         uint64_t u64;
         int64_t s64;
     } v;
     struct dictEntry *next;
 } dictEntry;

next指针将哈希值相同的键值对连接在一起，形成链表，解决冲突。

字典

字典包含：一个大小为2的哈希表数组（方便rehash），rehash索引，特定类型的函数，复制键的函数。

 typedef struct dict {
     dictType *type;
     void *privdata;
     dictht ht[];
     int trehashidx;
 } dict;

type 和privdata的作用具体并不清楚，书上介绍“针对不同类型的键值对，为创建多态字典而设置”。

ht即hashtable平时的哈希表节点在ht[0]，rehash的时候用到ht[1]。

哈希方式

插入键值对时，先根据键计算出哈希值。再根据哈希值和哈希表的掩码计算出应放在哈希表的哪个索引上。哈希函数为Murmurhash算法，然而并不知道具体是怎么个实现，给自己挖个坑，有空学习下。

hash = dict->type->hashFunction(key);
index = hash & dict->ht[x].sizemask;(x为0或1，取决于实际情况)

提到哈希肯定要考虑冲突的解决方法。在上面的哈希表节点中就已经看到，在这里使用链地址法解决冲突。

单向链表而且没有记录尾节点，所以插入链表时使用头插入。如果插入到末尾的话还需要遍历到链表末尾，消耗时间。

rehash

负载因子 = 哈希表已保存的节点数量/哈希表大小

很显然负载因子大说明哈希表太小，为了避免冲突就要增大。而负载因子太小说明哈希表过大，浪费了空间。

我们要对哈希表进行扩展或者收缩。这个工作通过rehash来完成。

1. 为ht[1]分配空间。
2. 将ht[0]的键值对rehash到ht[1]
3. 当ht[0]全部迁移到ht[1]，释放ht[0]，让ht[1]成为新ht[0]

从上面的过程中我们发现有三个问题：

• 在什么情况下我们需要对哈希表进行扩展或收缩？
• 新空间分配策略是怎样的？
• rehash迁移的过程如何完成？

第一个问题：if 负载因子大于1且没有执行BGSAVE,BGREEWRITEAOF 或者 负载因子大于5 （具体为啥这么定我也不知道。。。第二个坑）

　　　　　　　　执行扩展

　　　　　　else if 负载因子小于0.1

　　　　　　　　执行收缩　　　　　　

第二个问题：扩展的大小为：大于等于（ht[0].used*2）的最小2的整数幂

　　　　　　缩小的大小为：大于等于（ht[0].used）的最小2的整数幂

第三个问题：渐进式rehash

rehash的过程为了不堵住服务，将分成几次完成。

1. 为ht[1]分配空间，将rehashidx设为0（不进行rehash的时候值为-1）
2. 每次对字典进行增删查改，程序将同时将rehashidx索引上的所有键值对rehash到ht[1] ，完成后rehashidx加一。
3. 当ht[0]上的所有键值对全部完成rehash，将rehashidx设为-1。rehash完成

在rehash过程中，字典的删查改将在两个hashtable上进行，而增加操作只会在ht[1]进行。