字典数据结构极其类似 java 中的 Hashmap。
Redis的字典由三个基础的数据结构组成。最底层的单位是哈希表节点。结构如下：
typedef struct dictEntry {
// 键
void *key;
// 值
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
} v;
// 指向下个哈希表节点，形成链表
struct dictEntry *next;
} dictEntry;
实际上哈希表节点就是一个单项列表的节点。保存了一下下一个节点的指针。 key 就是节点的键，v是这个节点的值。这个 v 既可以是一个指针，也可以是一个 uint64_t或者 int64_t 整数。*next 指向下一个节点。
通过一个哈希表的数组把各个节点链接起来：
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;
dictht
通过图示我们观察：
实际上，如果对java 的基本数据结构了解的同学就会发现，这个数据结构和 java 中的 HashMap 是很类似的，就是数组加链表的结构。
字典的数据结构：
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;
其中的dictType 是一组方法，代码如下：
/*
* 字典类型特定函数
*/
typedef struct dictType {
// 计算哈希值的函数
unsigned int (*hashFunction)(const void *key);
// 复制键的函数
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
// 复制值的函数
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
// 对比键的函数
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
// 销毁键的函数
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
// 销毁值的函数
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
} dictType;
字典的数据结构如下图：
这里我们可以看到一个dict 拥有两个 dictht。一般来说只使用 ht[0],当扩容的时候发生了rehash的时候，ht[1]才会被使用。
当我们观察或者研究一个hash结构的时候偶我们首先要考虑的这个 dict 如何插入一个数据？
我们梳理一下插入数据的逻辑。
- 计算Key 的 hash 值。找到 hash 映射到 table 数组的位置。
- 如果数据已经有一个 key 存在了。那就意味着发生了 hash 碰撞。新加入的节点，就会作为链表的一个节点接到之前节点的 next 指针上。
- 如果 key 发生了多次碰撞，造成链表的长度越来越长。会使得字典的查询速度下降。为了维持正常的负载。Redis 会对 字典进行 rehash 操作。来增加 table 数组的长度。所以我们要着重了解一下 Redis 的 rehash。步骤如下：
- 根据ht[0] 的数据和操作的类型（扩大或缩小），分配 ht[1] 的大小。
- 将 ht[0] 的数据 rehash 到 ht[1] 上。
- rehash 完成以后，将ht[1] 设置为 ht[0]，生成一个新的ht[1]备用。
- 渐进式的 rehash 。 其实如果字典的 key 数量很大，达到千万级以上，rehash 就会是一个相对较长的时间。所以为了字典能够在 rehash 的时候能够继续提供服务。Redis 提供了一个渐进式的 rehash 实现，rehash的步骤如下：
- 分配 ht[1] 的空间，让字典同时持有 ht[1] 和 ht[0]。
- 在字典中维护一个 rehashidx，设置为 0 ，表示字典正在 rehash。
- 在rehash期间，每次对字典的操作除了进行指定的操作以外，都会根据 ht[0] 在 rehashidx 上对应的键值对 rehash 到 ht[1]上。
- 随着操作进行， ht[0] 的数据就会全部 rehash 到 ht[1] 。设置ht[0] 的 rehashidx 为 -1，渐进的 rehash 结束。
这样保证数据能够平滑的进行 rehash。防止 rehash 时间过久阻塞线程。
- 在进行 rehash 的过程中，如果进行了 delete 和 update 等操作，会在两个哈希表上进行。如果是 find 的话优先在ht[0] 上进行，如果没有找到，再去 ht[1] 中查找。如果是 insert 的话那就只会在 ht[1]中插入数据。这样就会保证了 ht[1] 的数据只增不减，ht[0]的数据只减不增。
