redis源码：数据结构实现

redis源码：数据结构实现

list

• 源码目录

  adlist.h adlist.c

• 底层数据结构

  双向链表

• 节点源码

  typedef struct listNode {
  
  // 前置节点
      struct listNode *prev;
  
  // 后置节点
      struct listNode *next;
  
  // 值
      void *value;
  
  } listNode;

• 链表源码

  typedef struct list {
  
  // 头节点
      listNode *head;
  
  // 尾节点
      listNode *tail;
  
  // 节点值复制函数
      void *(*dup)(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);
  
  // 链表所包含的节点数量
      unsigned long len;
  
  } list;

• 图解说明

  

• 特点

• 可以很容易获取当前节点的前一个节点和后一个节点

• 没有环结构，所有的节点以空节点结束

• 链表自带长度计数器，获取链表节点个数的时间复杂度为O(1)

hash

• 源码目录

  dict.h dict.c

• 底层数据结构

  哈希表

  说明：在redis中解决hash冲突的方式为采用链地址法。key和v分别用于保存键值对的键和值

• 哈希表

  typedef struct dictht {
      
  // 哈希表数组,数组的每个元素都指向dictEntry结构指针
  //链地址法解决哈希冲突
      dictEntry **table;
  
  // 哈希表大小，且一定是2的幂
      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;

• 字典

  typedef struct dict {
  
  // 类型特定函数
      dictType *type;
  
  // 私有数据
      void *privdata;
  
  // 哈希表
      dictht ht[2];
  
  // rehash 索引
  // 当 rehash 不在进行时，值为 -1
      int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
  
  // 目前正在运行的安全迭代器的数量
      int iterators; /* number of iterators currently running */
  
  } dict;

• 图解说明

  

• 里面包含了一个特别重要的东西：rehash，单独拎出来总结

• 节点源码

  typedef struct dictEntry {
      void *key;                //键
      union {
          void *val;            //值
          uint64_t u64;
          int64_t s64;
          double d;
      } v;
      struct dictEntry *next; //指向下一个节点，形成链表
  } dictEntry;

• 总结

• redis中字典使用哈希表作为底层实现的，每个字典带有两个哈希表，一个日常使用，另外一个作为rehash时使用；

• 哈希表解决冲突的方式是使用链地址法；

• 哈希表进行扩展或者是收缩的时候，采用的是rehash的方式，这个过程是渐进式的；

zset

• 源码目录

  redis.c redis.h

• 底层数据结构

  跳跃表（资料参考：blog.csdn.net/qpzkobe/art…）

• 跳跃表节点源码

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

• 跳跃表

  typedef struct zskiplist {
  
  // 表头节点和表尾节点
      struct zskiplistNode *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;

• 图解

  

• 总结

• 每个跳跃表节点的层高都是在1到32之间的随机数

• 在同一跳跃表中，多个节点可以包含相同的分值，但是每个节点的成员对象必须是唯一的；

• 跳跃表中的节点按照分值的大小进行排序的，当分值相同时，节点按照成员对象的大小进行排序

set

• 源码目录

  insert.h insert.c

• 低层数据结构

  数组

• 源码

  typedef struct intset {
      
  // 编码方式
      uint32_t encoding;
  
  // 集合包含的元素数量
      uint32_t length;
  
  // 保存元素的数组
      int8_t contents[];
  
  } intset;

• 升级操作

• 1.根据新元素的类型，扩展整数集合数组的大小，并为新元素分配空间

• 2.将低层数组现有的所有元素都转换成与新元素相同的类型，并将类型转换后的元素放置到正确的位置，在放置元素的过程中，需要维持低层的数组的有序性质不变；

• 3.将新元素添加到低层数组中；

• 总结

• 集合的低层实现是数组；它是有序、无重复的方式保存；

• 只支持升级操作，不支持降级操作

• 升级操作可以有效的节省内存，而且可以根据新增元素的类型扩展相应的数据类型；

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