string,list,hash,set,zset

底层实现数据结构

数据结构

String

sds

struct sdshdr{
//等于 SDS 保存字符串的长度
int len;
//记录 buf 数组中未使用字节的数量
int free;
//字节数组,用于保存字符串
char buf[];
}

而对于SDS,由于len属性和free属性的存在,对于修改字符串SDS实现了空间预分配和惰性空间释放两种策略:

1、空间预分配:对字符串进行空间扩展的时候,扩展的内存比实际需要的多,这样可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。

2、惰性空间释放:对字符串进行缩短操作时,程序不立即使用内存重新分配来回收缩短后多余的字节,而是使用 free 属性将这些字节的数量记录下来,等待后续使用。(当然SDS也提供了相应的API,当我们有需要时,也可以手动释放这些未使用的空间。)

链表
typedef  struct listNode{
//前置节点
struct listNode *prev;
//后置节点
struct listNode *next;
//节点的值
void *value;
}listNode
typedef struct list{
//表头节点
listNode *head;
//表尾节点
listNode *tail;
//链表所包含的节点数量
unsigned long len;
//节点值复制函数
void (*free) (void *ptr);
//节点值释放函数
void (*free) (void *ptr);
//节点值对比函数
int (*match) (void *ptr,void *key);
}list;
字典(hash)
typedef struct dictht{
//哈希表数组
dictEntry **table;
//哈希表大小
unsigned long size;
//哈希表大小掩码,用于计算索引值
//总是等于 size-1
unsigned long sizemask;
//该哈希表已有节点的数量
unsigned long used; }dictht
typedef struct dictEntry{
//键
void *key;
//值
union{
void *val;
uint64_tu64;
int64_ts64;
}v; //指向下一个哈希表节点,形成链表
struct dictEntry *next;
}dictEntry

注意这里还有一个指向下一个哈希表节点的指针,我们知道哈希表最大的问题是存在哈希冲突,如何解决哈希冲突,有开放地址法和链地址法。这里采用的便是链地址法,通过next这个指针可以将多个哈希值相同的键值对连接在一起,用来解决哈希冲突。

跳跃表

Redis中跳跃表节点定义如下:

typedef struct zskiplistNode {
//层
struct zskiplistLevel{
//前进指针
struct zskiplistNode *forward;
//跨度
unsigned int span;
}level[]; //后退指针
struct zskiplistNode *backward;
//分值
double score;
//成员对象
robj *obj; } zskiplistNode

多个跳跃表节点构成一个跳跃表:

typedef struct zskiplist{
//表头节点和表尾节点
structz skiplistNode *header, *tail;
//表中节点的数量
unsigned long length;
//表中层数最大的节点的层数
int level; }zskiplist;
压缩列表

总结

大多数情况下,Redis使用简单字符串SDS作为字符串的表示,相对于C语言字符串,SDS具有常数复杂度获取字符串长度,杜绝了缓存区的溢出,减少了修改字符串长度时所需的内存重分配次数,以及二进制安全能存储各种类型的文件,并且还兼容部分C函数。

通过为链表设置不同类型的特定函数,Redis链表可以保存各种不同类型的值,除了用作列表键,还在发布与订阅、慢查询、监视器等方面发挥作用。
  
Redis的字典底层使用哈希表实现,每个字典通常有两个哈希表,一个平时使用,另一个用于rehash时使用,使用链地址法解决哈希冲突。 跳跃表通常是有序集合的底层实现之一,表中的节点按照分值大小进行排序。 压缩列表是Redis为节省内存而开发的顺序型数据结构,通常作为列表键和哈希键的底层实现之一。

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