Redis資料結構—連結串列與字典的結構

白澤來了發表於2021-05-09

Redis資料結構—連結串列與字典的結構

大家好,我是白澤。今天我們來聊一聊Redis中的連結串列與字典的結構

連結串列

關於連結串列的基礎概念其實你在學習Redis之前一定積累了不少,所以本文將預設你已經掌握了連結串列相關的基礎知識,而Redis的連結串列其實也就是普通的連結串列~

因為Redis是使用C語言編寫的,因此Redis的資料結構的定義都是使用C語法定義的,你不需要完全理解下方C語言宣告結構體的語法,但我認為依靠大家的Java知識也能理解這就像是在Java中定義了一個連結串列物件

Redis連結串列節點的結構
typedef struct listNode {
	struct listNode *prev;	//指向前一個連結串列節點
	struct listNode *next;	//指向後一個連結串列節點
	void *value;			//當前節點的值(可以按需設定不同資料型別的value)
} listNode;

很明顯,當每一個節點內記錄了前後兩個節點位置之後,連結串列節點之間就能夠彼此前後相連,組成雙向通行車道(可以雙向遍歷)

Redis連結串列的表示

上面講解了Redis的連結串列的節點表示,並由此引申了一下可以藉此構建Redis雙端連結串列,而事實上,對於每一個存在的雙端連結串列,Redis使用一個list結構來表示

typedef struct list {
	listNode *head;			//表頭節點
	listNode *tail;			//表尾節點
	unsigned long len;		//連結串列所包含的節點的數量
	void *(*dup)(void *ptr);	//節點複製函式
	void (*free)(void *ptr);	//節點釋放函式
	void (*match)(void *ptr, void *key);//節點值對比函式
} list;

很明顯,你看到三個好像是返回值為void的函式,但是看不懂C語法,沒關係,傳統後端功夫,自然是點到為止

Redis連結串列用在哪

我不想現在就告訴你,連結串列被廣泛用於實現Redis的各種功能,比如列表鍵、釋出於訂閱、慢查詢、監視器等(這太空洞了,除了讓你聽一遍這幾個詞彙,對你沒有任何幫助),等我們後面講到這幾部分的時候,白澤再結合連結串列和你細說~

字典

和連結串列一樣,Redis所使用的C語言並沒有內建字典這種資料結構,因此Redis構建了自己的字典實現。如果你學過資料結構,你會發現Redis的字典事實上就是資料結構中的鄰接表,即使沒學過,往下看就好啦~

Redis字典結構總覽

陣列 + 連結串列 ==> 鄰接表,實錘

Redis字典結構分解

還記得嗎,上面我們說Redis連結串列可以用list描述,但是連結串列儲存的資料本質上,是由一系列listNode節點通過前後指標相連儲存的;類似的,Redis字典可以用如下dict描述,但是字典儲存的資料本質上,是由陣列 + 若干連結串列組合得到的資料結構儲存的,字典dict結構如下:

typedef struct dict {
	dictType *type;			//型別特定函式
	void *privdata;			//私有資料
	dictht ht[2];			//雜湊表陣列
	int trehashidx;			//rehash索引,當rehash不在進行時,值為-1
} dict;

現在你只需要關注其中的雜湊表陣列ht[2],它的資料型別為dictht,因此也是一種複合的資料結構,如下:

typedef struct dictht {
	dictEntry **table;		//雜湊表陣列
	unsigned long size;		//雜湊表大小
	unsigned long sizemax;	//雜湊表大小掩碼,用於計算索引值,等於size - 1
	unsigned long used;		//該雜湊表已有節點的數量
} dictht;

雜湊表dictht是Redis字典的核心,dictht的四個屬性中,size、sizemax、used都是用於描述table屬性整體狀態。看到這你就明白了,dictht的核心是dictEntry型別的table屬性(再次提醒,如果沒有C語言的基礎,本文中一切你看不懂的語法,包括資料型別,你只需要一眼帶過即可,我們的目的是學習Redis的設計思想

table屬性是一個陣列,陣列中的每個元素都是一個指向dictEntry結構的指標,每個dictEntry結構儲存一個鍵值對,並含有一個指向下一個dictEntry的指標,結構如下:

typedef struct dictEntry {
	void *key;	//鍵
	union {		//值(可以是一個指標,可以是一個uint64_t型別的整數,也可以是一個int64_t型別的整數)
		void *val;
		uint64_t u64;
		int64_t s64;
	} v;
	struct dictEntry *next;//指向下個雜湊表節點,形成連結串列
} dictEntry;
Redis字典的使用

很抱歉,我不太想將一篇文章的篇幅變得太大,因為閱讀大體量的技術文章確實容易令人心生退意,所以本文也點到為止。關於Redis字典的使用部分的知識將在白澤下一篇部落格繼續講解,敬請期待~

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