Redis的数据结构(二):链表

链表在redis的应用

由于redis的c语言没有内置链表结构类型,因此redis自身实现了一套链表结构。链表主要应用在几个方面:

  • 应用于较长的list结构中
  • 发布与订阅
  • 监视器
  • 保存多个客户端状态信息等等

链表在redis中的实现

我们翻到源码src/adlist.h中的listNode结构体,这个结构体也就是链表节点的实现:

/*
 * 双端链表节点
 */
typedef struct listNode {

    // 前置节点
    struct listNode *prev;

    // 后置节点
    struct listNode *next;

    // 节点的值
    void *value;

} listNode;

可以看到,如果画成图,那么多个listNode就会变成这样的一个链表:

image.png

为了操作更方便,redis还实现了一个链表list,源码位于src/adlist.hlist结构体:

/*
 * 双端链表结构
 */
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;

其中,比较难看懂的应该就是dupfreematch三个字段,我们分别解释一下这三个字段的作用:

  • dup:主要是用来复制链表节点所保存的值
  • free:主要是用来释放链表节点的内存空间
  • match:用来比对节点值,通常用来查找某个值是否在链表中
    那么,为什么要抽出这三个成独立的字段呢?答案就是为了多态,我们都知道void*在C语言是表示任意类型的指针,加上链表节点的value也是用void*保存的,因此通过dupfreematch三个字段函数就可以操作各种类型的值,也让链表节点能够保存任何类型的值了。

redis中链表的特性总结

总体来说,redis的链表结构非常简单高效,主要体现以下几方面:

  1. 双端链表。每个链表节点listNode都包含了prevnext字段,用来指向该节点前一个节点和后一个节点,这样可以使得节点查找前一个和后一个节点的计算复杂度变为O(1)。
  2. 无环。listNodeprevnext字段都是指向NULL,因此链表是无环的。
  3. 带表头的表尾指针。链表list带有headtail指针,使得查找链表的表头和表尾节点的计算复杂度变为O(1)。
  4. 链表长度计算器。链表list有一个字段len,使得计算链表长度的复杂度变为O(1),而不用通过遍历链表来获取总长度。

文章参考自:<<Redis设计与实现>> 第二版

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