redis是一个存储键值对的内存数据库,其存储键值的方式和java中的HashMap相似。

表征redis数据库的结构体是redisDb (在server.h文件中),redis服务器默认有16个数据库,编号从0到15。

typedef struct redisDb {
dict *dict; /* 键空间 */
dict *expires; /* 过期键空间 */
dict *blocking_keys; /* 客户端在等待的键 (BLPOP) */
dict *ready_keys; /* 接收到 push 的阻塞键 */
dict *watched_keys; /* WATCHED keys for MULTI/EXEC CAS */
struct evictionPoolEntry *eviction_pool; /* Eviction pool of keys */
int id; /* Database ID */
long long avg_ttl; /* Average TTL, just for stats */
} redisDb;

dict 中存储的是 key -> value,而expires存储的 key -> 过期时间

dict是dict.h文件中定义的结构体:

typedef struct dict {
dictType *type;
void *privdata;
dictht ht[];
long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
unsigned long iterators; /* number of iterators currently running */
} dict; typedef struct dictht {
dictEntry **table;
unsigned long size; //table的大小
unsigned long sizemask;
unsigned long used; //table中键值对的数量
} dictht; typedef struct dictEntry {
void *key;
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
double d;
} v;
struct dictEntry *next;
} dictEntry;

dict可以类比为java中的HashMap,dictEntry对应java.util.HashMap.Entry<K, V>,稍微不同的是,dict对entry的table做了简单的封装(即dictht),而且dict中有两个table用于rehash。

分析dict的dictReplace(dict.c文件中),类似于HashMap的put:

/* Add or Overwrite:
* Add an element, discarding the old value if the key already exists.
* Return 1 if the key was added from scratch, 0 if there was already an
* element with such key and dictReplace() just performed a value update
* operation. */
int dictReplace(dict *d, void *key, void *val)
{
dictEntry *entry, *existing, auxentry; /* Try to add the element. If the key
* does not exists dictAdd will suceed. */
entry = dictAddRaw(d,key,&existing);
if (entry) {
dictSetVal(d, entry, val);
return ;
} /* Set the new value and free the old one. Note that it is important
* to do that in this order, as the value may just be exactly the same
* as the previous one. In this context, think to reference counting,
* you want to increment (set), and then decrement (free), and not the
* reverse. */
auxentry = *existing;
dictSetVal(d, existing, val);
dictFreeVal(d, &auxentry);
return ;
} dictEntry *dictAddRaw(dict *d, void *key, dictEntry **existing)
{
int index;
dictEntry *entry;
dictht *ht; if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d); /* Get the index of the new element, or -1 if
* the element already exists. */
if ((index = _dictKeyIndex(d, key, dictHashKey(d,key), existing)) == -)
return NULL; /* Allocate the memory and store the new entry.
* Insert the element in top, with the assumption that in a database
* system it is more likely that recently added entries are accessed
* more frequently. */
ht = dictIsRehashing(d) ? &d->ht[] : &d->ht[];
entry = zmalloc(sizeof(*entry));
entry->next = ht->table[index];
ht->table[index] = entry;
ht->used++; /* Set the hash entry fields. */
dictSetKey(d, entry, key);
return entry;
}

主要逻辑在dictAddRaw中,也是先取得table中index,然后使用头插法插入到table的链表中。

如果dict处于rehash状态(即rehashidx !=  -1),则在插入的时候,先调用_dictRehashStep,对于rehash中的dict,使用的table是ht[1]。

static void _dictRehashStep(dict *d) {
if (d->iterators == ) dictRehash(d,);
} int dictRehash(dict *d, int n) {
int empty_visits = n*; /* Max number of empty buckets to visit. */
if (!dictIsRehashing(d)) return ; while(n-- && d->ht[].used != ) {
dictEntry *de, *nextde; /* Note that rehashidx can't overflow as we are sure there are more
* elements because ht[0].used != 0 */
assert(d->ht[].size > (unsigned long)d->rehashidx);
while(d->ht[].table[d->rehashidx] == NULL) {
d->rehashidx++;
if (--empty_visits == ) return ;
}
de = d->ht[].table[d->rehashidx];
/* Move all the keys in this bucket from the old to the new hash HT */
while(de) {
unsigned int h; nextde = de->next;
/* Get the index in the new hash table */
h = dictHashKey(d, de->key) & d->ht[].sizemask;
de->next = d->ht[].table[h];
d->ht[].table[h] = de;
d->ht[].used--;
d->ht[].used++;
de = nextde;
}
d->ht[].table[d->rehashidx] = NULL;
d->rehashidx++;
} /* Check if we already rehashed the whole table... */
if (d->ht[].used == ) {
zfree(d->ht[].table);
d->ht[] = d->ht[];
_dictReset(&d->ht[]);
d->rehashidx = -;
return ;
} /* More to rehash... */
return ;
}

从代码中可以看出:rehashidx标记了ht[0]中正在rehash的链表的index。

那么,在什么情况下,redis会对dict进行rehash呢?

调用栈: _dictKeyIndex -> _dictExpandIfNeeded -> dictExpand。在计算键的index时,会判断是否需要扩展dict,如果需要扩展,则把dict的rehashidx置为0。

static int _dictKeyIndex(dict *d, const void *key, unsigned int hash, dictEntry **existing)
{
unsigned int idx, table;
dictEntry *he;
if (existing) *existing = NULL; /* Expand the hash table if needed */
if (_dictExpandIfNeeded(d) == DICT_ERR)
return -;
for (table = ; table <= ; table++) {
idx = hash & d->ht[table].sizemask;
/* Search if this slot does not already contain the given key */
he = d->ht[table].table[idx];
while(he) {
if (key==he->key || dictCompareKeys(d, key, he->key)) {
if (existing) *existing = he;
return -;
}
he = he->next;
}
if (!dictIsRehashing(d)) break;
}
return idx;
} /* Expand the hash table if needed */
static int _dictExpandIfNeeded(dict *d)
{
/* Incremental rehashing already in progress. Return. */
if (dictIsRehashing(d)) return DICT_OK; /* If the hash table is empty expand it to the initial size. */
if (d->ht[].size == ) return dictExpand(d, DICT_HT_INITIAL_SIZE); /* If we reached the 1:1 ratio, and we are allowed to resize the hash
* table (global setting) or we should avoid it but the ratio between
* elements/buckets is over the "safe" threshold, we resize doubling
* the number of buckets. */
if (d->ht[].used >= d->ht[].size &&
(dict_can_resize ||
d->ht[].used/d->ht[].size > dict_force_resize_ratio))
{
return dictExpand(d, d->ht[].used*);
}
return DICT_OK;
} /* Expand or create the hash table */
int dictExpand(dict *d, unsigned long size)
{
dictht n; /* the new hash table */
unsigned long realsize = _dictNextPower(size); /* the size is invalid if it is smaller than the number of
* elements already inside the hash table */
if (dictIsRehashing(d) || d->ht[].used > size)
return DICT_ERR; /* Rehashing to the same table size is not useful. */
if (realsize == d->ht[].size) return DICT_ERR; /* Allocate the new hash table and initialize all pointers to NULL */
n.size = realsize;
n.sizemask = realsize-;
n.table = zcalloc(realsize*sizeof(dictEntry*));
n.used = ; /* Is this the first initialization? If so it's not really a rehashing
* we just set the first hash table so that it can accept keys. */
if (d->ht[].table == NULL) {
d->ht[] = n;
return DICT_OK;
} /* Prepare a second hash table for incremental rehashing */
d->ht[] = n;
d->rehashidx = ;
return DICT_OK;
}

从数据结构的角度来看,redis的dict和java的HashMap很像,区别在于rehash:HashMap在resize时是一次性拷贝的,然后使用新的数组,而dict维持了2个dictht,平常使用ht[0],一旦开始rehash则使用ht[0]和ht[1],rehash被分摊到每次的dictAdd和dictFind等操作中。

dictEntry *dictFind(dict *d, const void *key)
{
dictEntry *he;
unsigned int h, idx, table; if (d->ht[].used + d->ht[].used == ) return NULL; /* dict is empty */
if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);
h = dictHashKey(d, key);
for (table = ; table <= ; table++) { //会遍历d->ht[0]和d->ht[1]
idx = h & d->ht[table].sizemask;
he = d->ht[table].table[idx];
while(he) {
if (key==he->key || dictCompareKeys(d, key, he->key))
return he; //找到即返回
he = he->next;
}
if (!dictIsRehashing(d)) return NULL;
}
return NULL;
}

redis为什么要如此设计?

试想一下,如果和java的HashMap一样,redis也是一次性拷贝,那么当这个dict非常大时,拷贝就会比较耗时,而在这段时间内,redis就无法对外提供服务了。

这种设计增加了复杂度,开始rehash后,dict的数据分散在ht[0]和ht[1]中,对于查询(dictFind)和删除(dictDelete)和设置(dictReplace),则会遍历ht[0]和ht[1]。

redis中的"HashMap"的更多相关文章

  1. Redis中5种数据结构的使用场景介绍

    转载于:http://www.itxuexiwang.com/a/shujukujishu/redis/2016/0216/108.html?1455861435 一.redis 数据结构使用场景 原 ...

  2. redis中使用java脚本实现分布式锁

    转载于:http://www.itxuexiwang.com/a/shujukujishu/redis/2016/0216/115.html?1455860390 edis被大量用在分布式的环境中,自 ...

  3. 关于Redis中的数据类型

    一. Redis常用数据类型 Redis最为常用的数据类型主要有以下: String Hash List Set Sorted set 一张图说明问题的本质 图一: 图二: 代码: /* Object ...

  4. Redis中7种集合类型应用场景

    StringsStrings 数据结构是简单的key-value类型,value其实不仅是String,也可以是数字.使用Strings类型,你可以完全实现目前 Memcached 的功能,并且效率更 ...

  5. 单点登录filter根据redis中的key判断是否退出

    package com.ailk.biapp.ci.localization.cntv.filter; import java.io.IOException; import java.util.Has ...

  6. Redis中7种集合类型应用场景&redis常用命令

    Redis常用数据类型 Redis最为常用的数据类型主要有以下五种: String Hash List Set Sorted set 在具体描述这几种数据类型之前,我们先通过一张图了解下Redis内部 ...

  7. redis中5种数据结构的使用

    一.redis 数据结构使用场景 原来看过 redisbook 这本书,对 redis 的基本功能都已经熟悉了,从上周开始看 redis 的源码.目前目标是吃透 redis 的数据结构.我们都知道,在 ...

  8. redis中各种数据类型对应的jedis操作命令

    redis中各种数据类型对应的jedis操作命令 一.常用数据类型简介: redis常用五种数据类型:string,hash,list,set,zset(sorted set). 1.String类型 ...

  9. Redis中5种数据结构的使用场景

    一.redis 数据结构使用场景 原来看过 redisbook 这本书,对 redis 的基本功能都已经熟悉了,从上周开始看 redis 的源码.目前目标是吃透 redis 的数据结构.我们都知道,在 ...

随机推荐

  1. 07:urllib与urllib2基本使用

    参考博客:https://blog.csdn.net/chendong_/article/details/51973499 1.1 urllib2发送get请求 # -*- coding:UTF-8 ...

  2. 「不定期更新」MacOS 编辑器使用小技巧

    Visual Studio Code Ctrl + CMD + 上下箭头:上下移动当前的代码块: Shift + Alt + 上下箭头:快速复制当前的代码块: 我最新欢的插件列表: Prettier: ...

  3. Python3基础 str capitalize 返回新字符串,第一个字母大写

             Python : 3.7.0          OS : Ubuntu 18.04.1 LTS         IDE : PyCharm 2018.2.4       Conda ...

  4. sql 题目

    1.自增列 通用: ) from table b where b.sid<a.sid) ,* from table a; ,),* from ... 第二个已经有主键自增列的就不可以用了 还有就 ...

  5. 三羊献瑞|2015年蓝桥杯B组题解析第三题-fishers

    三羊献瑞 观察下面的加法算式: 祥 瑞 生 辉 三 羊 献 瑞 三 羊 生 瑞 气 (如果有对齐问题,可以参看[图1.jpg]) 其中,相同的汉字代表相同的数字,不同的汉字代表不同的数字. 请你填写& ...

  6. <OFFER03>03_01_DuplicationInArray

    #include<cstdio> bool duplicate(int numbers[], int length, int* duplication) { ) return false; ...

  7. Max Factor(素数筛法)题解

    Max Factor Time Limit: 2000/1000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Others) Total ...

  8. 【旧版本】Ubuntu 14.04 下 P416编译器 p4c的安装

    注:此为2017年5月份的安装方法,最新的p4c安装方法见: Ubuntu14.04下 安装p4c 参考: p4c README Ubuntu 14.04 下 P4v16编译器 p4c的安装 系统要求 ...

  9. hdoj-2086-A1=?

    题目:A1=? 代码(作者:Fistice): #include<cstdio> #include<cmath> #include<cstring> #includ ...

  10. 正则表达式及R字符串处理之终结版

    http://yphuang.github.io/blog/2016/03/15/regular-expression-and-strings-processing-in-R/ 0.动机:为什么学习字 ...