Redis的设计与实现(2)-链表

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时, Redis 就会使用链表作为列表键的底层实现.

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 服务器还使用链表保存多个客户端的状态信息, 以及使用链表来构建客户端输出缓冲区（output buffer）.

1. 链表的定义

每个链表节点使用一个 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;

使用 adlist.h/list 来操作链表会更方便

typedef struct list {
    // 表头节点
    listNode *head;
    // 表尾节点
    listNode *tail;
    // 链表所包含的节点数量
    unsigned long len;
    // 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);
} list;

可见, 它是一个双向链表.

head, tail 和 len 分别是表头表尾指针和节点数量, 而 dup, free 和 match 则是用于实现多态链表所需的类型特定函数：

• 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.

(有点面向对象的味道)

2. 链表的API

3. 总结

双端: 节点带有 prev 和 next 指针, 获取其前置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, 获取表头和表尾节点的复杂度为 O(1);

带链表长度计数器: 通过 list 结构的 len 属性, 程序获取链表中节点数量的复杂度为 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, 可以用于保存各种不同类型的值.

4. 重点回顾

• 链表被广泛用于实现 Redis 的各种功能, 比如列表键, 发布与订阅, 慢查询, 监视器, 等等;
• 每个链表节点由一个 listNode 结构来表示, 每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针, 所以 Redis 的链表实现是双端链表;
• 每个链表使用一个 list 结构来表示, 这个结构带有表头节点指针, 表尾节点指针, 以及链表长度等信息;
• 因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向 NULL , 所以 Redis 的链表实现是无环链表;
• 通过为链表设置不同的类型特定函数, Redis 的链表可以用于保存各种不同类型的值.

文章来源于本人博客，发布于 2018-04-12，原文链接：https://imlht.com/archives/122/