dict的用途
dict是一種用於儲存鍵值對的抽象資料結構，在redis中使用非常廣泛，比如資料庫、雜湊結構的底層。
當執行下面這個命令：
> set msg "hello"
複製程式碼以及使用雜湊結構，如：
> hset people name "hoohack"
複製程式碼都會使用到dict作為底層資料結構的實現。
結構的定義
先看看字典以及相關資料結構體的定義：
字典
/* 字典結構 每個字典有兩個雜湊表，實現漸進式雜湊時需要用在將舊錶rehash到新表 */
typedef struct dict {
dictType *type; /* 型別特定函式 */
void *privdata; /* 儲存型別特定函式需要使用的引數 */
dictht ht[2]; /* 儲存的兩個雜湊表，ht[0]是真正使用的，ht[1]會在rehash時使用 */
long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 rehash進度，如果不等於-1，說明還在進行rehash */
unsigned long iterators; /* number of iterators currently running 正在執行中的遍歷器數量 */
} dict;
複製程式碼雜湊表
/* 雜湊表結構 */
typedef struct dictht {
dictEntry **table; /* 雜湊表節點陣列 */
unsigned long size; /* 雜湊表大小 */
unsigned long sizemask; /* 雜湊表大小掩碼，用於計算雜湊表的索引值，大小總是dictht.size - 1 */
unsigned long used; /* 雜湊表已經使用的節點數量 */
} dictht;
複製程式碼雜湊表節點
/* 雜湊表節點 */
typedef struct dictEntry {
void *key; /* 鍵名 */
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
double d;
} v; /* 值 */
struct dictEntry *next; /* 指向下一個節點, 將多個雜湊值相同的鍵值對連線起來*/
} dictEntry;
複製程式碼dictType
/* 儲存一連串操作特定型別鍵值對的函式 */
typedef struct dictType {
uint64_t (*hashFunction)(const void *key); /* 雜湊函式 */
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key); /* 複製鍵函式 */
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj); /* 複製值函式 */
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2); /* 比較鍵函式 */
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key); /* 銷燬鍵函式 */
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj); /* 銷燬值函式 */
} dictType;
複製程式碼把上面的結構定義串起來，得到下面的字典資料結構：
根據資料結構定義，把關聯圖畫出來後，看程式碼的時候就更加清晰。
從圖中也可以看出來，字典的雜湊表裡，使用了連結串列解決鍵衝突的情況，稱為鏈式地址法。
rehash(重新雜湊)
當操作越來越多，比如不斷的向雜湊表新增元素，此時雜湊表需要分配了更多的空間，如果接下來的操作是不斷地刪除雜湊表的元素，那麼雜湊表的大小就會發生變化，更重要的是，現在的雜湊表不再需要那麼大的空間了，在redis的實現中，為了保證雜湊表的負載因子維持在一個合理範圍內，當雜湊表儲存的鍵值對太多或者太少時，redis對雜湊表大小進行相應的擴充套件和收縮，稱為rehash（重新雜湊）。
執行rehash的流程圖
負載因子解釋
負載因子 = 雜湊表已儲存節點數量 / 雜湊表大小
負載因子越大，意味著雜湊表越滿，越容易導致衝突，效能也就越低。因此，一般來說，當負載因子大於某個常數(可能是 1，或者 0.75 等)時，雜湊表將自動擴容。
漸進式rehash
在上面的rehash流程圖裡面，rehash的操作不是一次性就完成了的，而是分多次，漸進式地完成。
原因是，如果需要rehash的鍵值對較多，會對伺服器造成效能影響，漸進式地rehash避免了對伺服器的影響。
漸進式的rehash使用了dict結構體中的rehashidx屬性輔助完成。當漸進式雜湊開始時，rehashidx會被設定為0，表示從dictEntry[0]開始進行rehash，每完成一次，就將rehashidx加1。直到ht[0]中的所有節點都被rehash到ht[1]，rehashidx被設定為-1，此時表示rehash結束。
結合程式碼再深入理解
／* 實現漸進式的重新雜湊，如果還有需要重新雜湊的key，返回1，否則返回0
*
* 需要注意的是，rehash持續將bucket從老的雜湊表移到新的雜湊表，但是，因為有的雜湊表是空的，
* 因此函式不能保證即使一個bucket也會被rehash，因為函式最多一共會訪問N*10個空bucket，不然的話，函式將會耗費過多效能，而且函式會被阻塞一段時間
*/
int dictRehash(dict *d, int n) {
int empty_visits = n*10; /* Max number of empty buckets to visit. */
if (!dictIsRehashing(d)) return 0;
while(n-- && d->ht[0].used != 0) {
dictEntry *de, *nextde;
assert(d->ht[0].size > (unsigned long)d->rehashidx);
/* 找到非空的雜湊表下標 */
while(d->ht[0].table[d->rehashidx] == NULL) {
d->rehashidx++;
if (--empty_visits == 0) return 1;
}
de = d->ht[0].table[d->rehashidx];
/* 實現將bucket從老的雜湊表移到新的雜湊表 */
while(de) {
unsigned int h;
nextde = de->next;
/* Get the index in the new hash table */
h = dictHashKey(d, de->key) & d->ht[1].sizemask;
de->next = d->ht[1].table[h];
d->ht[1].table[h] = de;
d->ht[0].used--;
d->ht[1].used++;
de = nextde;
}
d->ht[0].table[d->rehashidx] = NULL;
d->rehashidx++;
}
/* 如果已經完成了，釋放舊的雜湊表，返回0 */
if (d->ht[0].used == 0) {
zfree(d->ht[0].table);
d->ht[0] = d->ht[1];
_dictReset(&d->ht[1]);
d->rehashidx = -1;
return 0;
}
/* 繼續下一次rehash */
return 1;
}
複製程式碼在漸進式rehash期間，所有對字典的操作，包括：新增、查詢、更新等等，程式除了執行指定的操作之外，還會順帶將ht[0]雜湊表索引的所有鍵值對rehash到ht[1]。比如新增：
dictEntry *dictAddRaw(dict *d, void *key, dictEntry **existing)
{
int index;
dictEntry *entry;
dictht *ht;
／* 如果正在rehash，順帶執行rehash操作 */
if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);
/* 獲取新元素的下標，如果已經存在，返回-1 */
if ((index = _dictKeyIndex(d, key, dictHashKey(d,key), existing)) == -1)
return NULL;
ht = dictIsRehashing(d) ? &d->ht[1] : &d->ht[0]; // 如果正在進行rehash操作，返回ht[1],否則返回ht[0]
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;
}
複製程式碼總結
使用一個標記值標記某項操作正在執行是程式設計中常用的手段，比如本文提到的rehashidx，多利用此手段可以解決很多問題。
我在github有對Redis原始碼更詳細的註解。感興趣的可以圍觀一下，給個star。Redis4.0原始碼註解。可以通過commit記錄檢視已新增的註解。
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