Redis数据结构—链表与字典的结构

大家好,我是白泽。今天我们来聊一聊Redis中的链表与字典的结构

链表

关于链表的基础概念其实你在学习Redis之前一定积累了不少,所以本文将默认你已经掌握了链表相关的基础知识,而Redis的链表其实也就是普通的链表~

因为Redis是使用C语言编写的,因此Redis的数据结构的定义都是使用C语法定义的,你不需要完全理解下方C语言声明结构体的语法,但我认为依靠大家的Java知识也能理解这就像是在Java中定义了一个链表对象

Redis链表节点的结构
typedef struct listNode {
struct listNode *prev; //指向前一个链表节点
struct listNode *next; //指向后一个链表节点
void *value; //当前节点的值(可以按需设定不同数据类型的value)
} listNode;

很明显,当每一个节点内记录了前后两个节点位置之后,链表节点之间就能够彼此前后相连,组成双向通行车道(可以双向遍历)

Redis链表的表示

上面讲解了Redis的链表的节点表示,并由此引申了一下可以借此构建Redis双端链表,而事实上,对于每一个存在的双端链表,Redis使用一个list结构来表示

typedef struct list {
listNode *head; //表头节点
listNode *tail; //表尾节点
unsigned long len; //链表所包含的节点的数量
void *(*dup)(void *ptr); //节点复制函数
void (*free)(void *ptr); //节点释放函数
void (*match)(void *ptr, void *key);//节点值对比函数
} list;

很明显,你看到三个好像是返回值为void的函数,但是看不懂C语法,没关系,传统后端功夫,自然是点到为止

Redis链表用在哪

我不想现在就告诉你,链表被广泛用于实现Redis的各种功能,比如列表键、发布于订阅、慢查询、监视器等(这太空洞了,除了让你听一遍这几个词汇,对你没有任何帮助),等我们后面讲到这几部分的时候,白泽再结合链表和你细说~

字典

和链表一样,Redis所使用的C语言并没有内置字典这种数据结构,因此Redis构建了自己的字典实现。如果你学过数据结构,你会发现Redis的字典事实上就是数据结构中的邻接表,即使没学过,往下看就好啦~

Redis字典结构总览

数组 + 链表 ==> 邻接表,实锤

Redis字典结构分解

还记得吗,上面我们说Redis链表可以用list描述,但是链表存储的数据本质上,是由一系列listNode节点通过前后指针相连存储的;类似的,Redis字典可以用如下dict描述,但是字典存储的数据本质上,是由数组 + 若干链表组合得到的数据结构存储的,字典dict结构如下:

typedef struct dict {
dictType *type; //类型特定函数
void *privdata; //私有数据
dictht ht[2]; //哈希表数组
int trehashidx; //rehash索引,当rehash不在进行时,值为-1
} dict;

现在你只需要关注其中的哈希表数组ht[2],它的数据类型为dictht,因此也是一种复合的数据结构,如下:

typedef struct dictht {
dictEntry **table; //哈希表数组
unsigned long size; //哈希表大小
unsigned long sizemax; //哈希表大小掩码,用于计算索引值,等于size - 1
unsigned long used; //该哈希表已有节点的数量
} dictht;

哈希表dictht是Redis字典的核心,dictht的四个属性中,size、sizemax、used都是用于描述table属性整体状态。看到这你就明白了,dictht的核心是dictEntry类型的table属性(再次提醒,如果没有C语言的基础,本文中一切你看不懂的语法,包括数据类型,你只需要一眼带过即可,我们的目的是学习Redis的设计思想

table属性是一个数组,数组中的每个元素都是一个指向dictEntry结构的指针,每个dictEntry结构保存一个键值对,并含有一个指向下一个dictEntry的指针,结构如下:

typedef struct dictEntry {
void *key; //键
union { //值(可以是一个指针,可以是一个uint64_t类型的整数,也可以是一个int64_t类型的整数)
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
} v;
struct dictEntry *next;//指向下个哈希表节点,形成链表
} dictEntry;
Redis字典的使用

很抱歉,我不太想将一篇文章的篇幅变得太大,因为阅读大体量的技术文章确实容易令人心生退意,所以本文也点到为止。关于Redis字典的使用部分的知识将在白泽下一篇博客继续讲解,敬请期待~

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