Redis-链表
链表提供了高效的节点重排能力,以及顺序性的节点访问方式,并且可以通过增删节点来灵活的调整链表的长度。
作为一种常用数据结构,链表内置在很多高级的编程语言里面,因为Redis
使用的c
语言并没有内置这种数据结构,所以Redis
构建了自己的链表实现。
链表在Redis
中的应用非常广泛,比如列表键的底层实现之一就是链表。当一个列表键包含了数量比较多的元素,又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串的时,Redis
就会使用链表作为列表键的实现。
举个例子,以下展示的integers
列表键包含了1-1024
共一千零二十四个整数:
redis> LLEN integers
(integer) 1024
redis> LRANGE integers 0 10
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
6) "6"
7) "7"
8) "8"
9) "9"
10) "10"
11) "11"
integers
列表键的底层实现就是一个链表,链表中的每个节点都保存了一个整数值。
除了链表键之外,发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表,Redis
服务器本身还是要链表保存多个客户端信息的状态信息,以及使用链表来构建客户端输出缓冲区(output buffer)
。
链表和链表节点的实现
每个链接节点使用一个adlist.h/listNode
结构来表示:
typedef struct listNode {
// 前置节点
struct listNode *prev;
// 后置节点
struct listNode *next;
// 节点的值
void *value;
} listNode;
多个listNode
可以通过prev
和next
指针组成双端列表,如下图:
image
虽然仅仅使用多个listNode
结构就可以组成链表,但使用adlist.h/list
来持有链表的话,操作起来会更方便:
typedef struct list {
// 表头节点
listNode *head;
// 表尾节点
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;
list
结构为链表提供了表头指针head
、表尾指针tail
,以及链表长度计数器len
,而dup
、free
和match
成员则是用于实现多态链表所需要的类型特定函数:
-
dup
函数用于复制链表节点所保存的值; -
free
函数用于释放链表节点所保存的值; -
match
函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等;
下图是由一个list
结构和三个listNode
结构组成的链表。
image
总结
Redis
的链表实现的特性可以总结如下:
- 双端:链表节点带有
prev
和next
指针,获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O(1)。 - 无环:表头节点的
prev
指针和表尾节点的next
指针都指向NULL
,对链表的访问以NULL
为终点。 - 带表头指针和表尾指针:通过
list
结构的head
指针和tail
指针,程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为O(1)。 - 带链表长度计数器:程序使用
list
结构的len
属性来对list
持有的链表节点进行计数,程序获取链表中节点数量的的复杂度为O(1)。 - 多态:链表节点使用
void*
指针来保存节点值,并且可以通过list
结构的dup
,free
,match
三个属性为节点值设置类型特定函数,所以链表可以用于保存各种不同类型的值。
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