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5 分钟 读完 (大约 728 个字)
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</h1>
<div class="content">
<h3 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h3><p>有序集合的底层，可以采用数组、链表、平衡树等结构来实现</p>
<p>数组不便于元素的插入和删除，链表的查询效率低，平衡树/红黑树效率高但实现复杂</p>
<p><code>Redis</code> 采用跳跃表 （skiplist）作为有序集合的一种实现方案</p>
<p>跳跃表的查找复杂度为平均 O(logN)，最坏 O(N)，效率堪比红黑树，却远比红黑树实现简单</p>
<p>插入删除时间复杂度为 O(1)</p>
<hr>
<h3 id="应用"><a href="#应用" class="headerlink" title="应用"></a>应用</h3><p>作为有序集合和集群节点的内部数据结构</p>
<hr>
<h3 id="实现方式"><a href="#实现方式" class="headerlink" title="实现方式"></a>实现方式</h3><p>从有序链表在选择部分节点，组成一个新的链表，并以此作为原始链表的一级索引</p>
<p>从一级索引中选取部分节点，组成一个新的链表，并以此作为原始链表的二级索引</p>
<ul>
<li><p>查询方式</p>
<ol>
<li>优先从高层开始查找</li>
<li>若 <code>next</code> 节点值大于目标值，或 <code>next</code> 指针指向 <code>NULL</code> ,则从当前节点下降一层继续向后查找</li>
</ol>
</li>
<li><p>数据结构</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs c"><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">zskiplistNode</span> {</span><br> sds ele; <span class="hljs-comment">//节点数据</span><br> <span class="hljs-keyword">double</span> score; <span class="hljs-comment">//节点分值</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">zskiplistNode</span> *<span class="hljs-title">backward</span>;</span> <span class="hljs-comment">//后退指针</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">zskiplistLevel</span> {</span> <span class="hljs-comment">//层级数组</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">zskiplistNode</span> *<span class="hljs-title">forward</span>;</span> <span class="hljs-comment">//前进指针</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> span; <span class="hljs-comment">// 跨度 （节点间的距离)</span><br> } level[];<br>} zskiplistNode;<br><br><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">zskiplist</span> {</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">zskiplistNode</span> *<span class="hljs-title">header</span>, *<span class="hljs-title">tail</span>;</span> <span class="hljs-comment">//表头指针，表尾指针</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> length; <span class="hljs-comment">// 跳跃表的高度，(除表头之外的最高层数)</span><br> <span class="hljs-keyword">int</span> level;<br>} zskiplist<br></code></pre></td></tr></table></figure>
</li>
<li><p>节点的特点</p>
<ol>
<li>节点层高的范围是[1,ZSKIP_MAXLEVEL]，在 <code>Redis 6</code> 中层高的最大值为 <code>32</code> (Redis 5 为 64)</li>
<li>头节点是特性节点，它的层高为 <code>32</code>，不存储数据和分值，也不计入跳跃表的总长度和高度</li>
<li>创建节点时，程序会生成一个 [1,32] 之间的随机值作为该节点的层高，并且生成算法符合幂等定律，即越大的数出现的概率越小。</li>
</ol>
</li>
</ul>
<hr>
<h3 id="总结"><a href="#总结" class="headerlink" title="总结"></a>总结</h3><ol>
<li>跳跃表由多层构成，它的每一层都是一个有序链表、数据依次递增</li>
<li>跳跃表有一个头节点、它是一个 32 层的结构，内部不存储实际数据</li>
<li>跳跃表包含有头尾指针，分别指向跳跃表的第一个和最后一个节点</li>
<li>除头节点外，层数最多的节点的层高为跳跃表的高度</li>
<li>除头节点外，一个元素在上层有序链表中出现，则它一定能够会在下层有序链表中出现</li>
<li>跳跃表每层的最后一个节点指向 <code>NULL</code></li>
<li>最底层的有序链表包含所有的节点，最底层的节点个数为跳跃表的长度</li>
<li>每个节点包含一个后退指针，头节点和第一个节点指向 <code>NULL</code>，其他节点指向最底层的前一节点 </li>
</ol>
</div>
</div>
</div>
<div class="card">
<div class="card-content article ">
<div class="level article-meta is-size-7 is-uppercase is-mobile is-overflow-x-auto">
<div class="level-left">
<time class="level-item has-text-grey" datetime="2020-12-24T14:29:23.000Z">2020-12-24</time>
<span class="level-item has-text-grey">
4 分钟 读完 (大约 634 个字)
</span>
</div>
</div>
<h1 class="title is-size-3 is-size-4-mobile has-text-weight-normal">
<a class="has-link-black-ter" href="/2020/12/24/edis-%E5%8D%81%E4%B8%80%EF%BC%89%E5%BA%95%E5%B1%82%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84-%E5%BF%AB%E9%80%9F%E5%88%97%E8%A1%A8/">Redis (十一）底层数据结构-快速列表</a>
</h1>
<div class="content">
<h3 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h3><p>快速列表是采用双向链表将若干压缩列表连接到一起而组成的数据结构，即它是一个双向链表，链表中每个节点是一个压缩列表，这种设计能够在时间效率和空间效率之间实现较好的折中。</p>
<hr>
<h3 id="应用"><a href="#应用" class="headerlink" title="应用"></a>应用</h3><ul>
<li>3.2 之前，列表类型是采用压缩列表和双向链表实现的</li>
<li>从 3.2 之后，列表类型采用快速列表作为底层的唯一实现</li>
</ul>
<hr>
<h3 id="快速列表的实现"><a href="#快速列表的实现" class="headerlink" title="快速列表的实现"></a>快速列表的实现</h3><figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br><span class="line">16</span><br><span class="line">17</span><br><span class="line">18</span><br><span class="line">19</span><br><span class="line">20</span><br><span class="line">21</span><br><span class="line">22</span><br><span class="line">23</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs c"><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">quicklist</span> {</span><br> quicklistNode *head; <span class="hljs-comment">// 头节点</span><br> quicklistNode *tail; <span class="hljs-comment">// 尾节点</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> count; <span class="hljs-comment">// 快速列表的节点的个数</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> len; <span class="hljs-comment">// 压缩列表的最大填充量</span><br> <span class="hljs-keyword">int</span> <span class="hljs-built_in">fill</span>:QL_FILL_BITS; <span class="hljs-comment">// 不参与压缩的节点的个数</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> compress:QL_COMP_BITS; <span class="hljs-comment">// 书签数量</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> bookmark_count:QL_BM_BITS; <span class="hljs-comment">// 书签数组</span><br> quicklistBookmark bookmarks[];<br>} quicklist;<br><br><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">quicklistNode</span> {</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">quicklistNode</span> *<span class="hljs-title">prev</span>;</span> <span class="hljs-comment">// 前一个节点</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">quicklistNode</span> *<span class="hljs-title">next</span>;</span> <span class="hljs-comment">// 后一个节点</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">char</span> *zl; <span class="hljs-comment">// ziplist</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> sz; <span class="hljs-comment">// ziplist 的字节数量</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> count:<span class="hljs-number">16</span>; <span class="hljs-comment">// ziplist的元素个数</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> encoding:<span class="hljs-number">2</span>; <span class="hljs-comment">// 编码方式 (RAW == 1 or RAW == 2)</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> container:<span class="hljs-number">2</span>; <span class="hljs-comment">// 容器类型 (NONE == 1 or ZIPLIST == 2</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> recompress:<span class="hljs-number">1</span>; <span class="hljs-comment">// 该节点是否被压缩过 </span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> attempted_compress : <span class="hljs-number">1</span>; <span class="hljs-comment">// 用于测试期间的验证</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">int</span> extra : <span class="hljs-number">10</span>; <span class="hljs-comment">// 预留字段</span><br>} quicklistNode;<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<hr>
<h3 id="数据压缩机制"><a href="#数据压缩机制" class="headerlink" title="数据压缩机制"></a>数据压缩机制</h3><ol>
<li>为了进一步降低 <code>ziplist</code> 占用的内存空间，<code>Redis</code> 允许采用 <code>LZF</code> 算法 ，对 <code>ziplist</code> 进行压缩</li>
<li><code>LZF</code> 算法的基本思想是，数据与前面重复的，记录重复位置以及长度，否则直接记录原始数据</li>
<li>压缩后的数据分为多个片段，每个片段包括解释字段和数据字段两部分，数据字段可能不存在 </li>
</ol>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center">解释字段</th>
<th align="left">数据字段</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td align="center">000LLLLL</td>
<td align="left">1.长度由解释字段的后5位决定 <br>2. 直接读取后续的数据字段内容，长度为所有 L 组成的字面值加1 <br>3. 例：00000001，代表数据字段长度为 2</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">LLLooooo oooooooo</td>
<td align="left">1. 没有数据字段，数据内容与前面内容重复，重复长度小于 8<br>2. 长度是所有 L 组成的字面值加 2，偏移量是所有 o 组成的组面值加1<br>3. 例：00100000 00000100，代表前面 5 字节处内容重复，重复 3 字节</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">111ooooo LLLLLLLL oooooooo</td>
<td align="left">1. 没有数据字段，数据内容与前面内容重复 <br>2. 长度是所有 L 组成的字面值加 9 ，偏移量是所有 o 组成的字面值加 1 <br>3. 例：11100000 00000010 0001000，代表与前面 17 字节处内容重复，重复 11 字节</td>
</tr>
</tbody></table>
</div>
</div>
</div>
<div class="card">
<div class="card-content article ">
<div class="level article-meta is-size-7 is-uppercase is-mobile is-overflow-x-auto">
<div class="level-left">
<time class="level-item has-text-grey" datetime="2020-12-24T14:28:45.000Z">2020-12-24</time>
<span class="level-item has-text-grey">
5 分钟 读完 (大约 776 个字)
</span>
</div>
</div>
<h1 class="title is-size-3 is-size-4-mobile has-text-weight-normal">
<a class="has-link-black-ter" href="/2020/12/24/edis-%E5%8D%81-%E5%BA%95%E5%B1%82%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84-%E5%8E%8B%E7%BC%A9%E5%88%97%E8%A1%A8/">Redis (十) 底层数据结构-压缩列表</a>
</h1>
<div class="content">
<h3 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h3><p>压缩列表是列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量的列表项，并且每个列表项要么就是很小的整数值，要么就是长度比较短的字符串，那么 <code>Redis</code> 就会使用压缩列表来做列表键的底层实现</p>
<h3 id="压缩列表的实现"><a href="#压缩列表的实现" class="headerlink" title="压缩列表的实现"></a>压缩列表的实现</h3><p>压缩列表的结构</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs plain">area |<---- ziplist header ---->|<----------- entries ------------->|<-end->|<br><br>size 4 bytes 4 bytes 2 bytes ? ? ? ? 1 byte<br> +---------+--------+-------+--------+--------+--------+--------+-------+<br>component | zlbytes | zltail | zllen | entry1 | entry2 | ... | entryN | zlend |<br> +---------+--------+-------+--------+--------+--------+--------+-------+<br> ^ ^ ^<br>address | | |<br> ZIPLIST_ENTRY_HEAD | ZIPLIST_ENTRY_END<br> |<br> ZIPLIST_ENTRY_TAIL<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<p>压缩列表的组成说明：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center">属性</th>
<th align="center">类型</th>
<th align="center">长度</th>
<th align="center">说明</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td align="center">zlbytes</td>
<td align="center">unit32_t</td>
<td align="center">4字节</td>
<td align="center">压缩列表占用的内存字节数</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">zltail</td>
<td align="center">unit32_t</td>
<td align="center">4字节</td>
<td align="center">压缩列表表尾节点距离列表起始地址的偏移量（单位字节）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">zllen</td>
<td align="center">unit16_t</td>
<td align="center">2字节</td>
<td align="center">压缩列表包含的节点的数量，等于UNIT16_MAX时，需遍历列表计算真实数量</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">entryX</td>
<td align="center">列表节点</td>
<td align="center">不固定</td>
<td align="center">压缩列表包含的节点，节点的长度由节点所保存的内容决定</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">zlend</td>
<td align="center">unit8_t</td>
<td align="center">1字节</td>
<td align="center">压缩列表的结尾标识，是一个固定值 0xFF</td>
</tr>
</tbody></table>
<h3 id="压缩列表的节点构成"><a href="#压缩列表的节点构成" class="headerlink" title="压缩列表的节点构成"></a>压缩列表的节点构成</h3><p> <img src="https://gitee.com/liuwei1620288/blogImage/raw/master/img/v2-00fcbc58da96e178e76bff6487c2c1a5_r.jpg" alt="1" style="zoom:60%;"></p>
<ul>
<li><p>previous_entry_length</p>
<p>该属性以字节为单位，记录当前节点的前一节点的长度，其自身占据 1 字节或 5 字节</p>
<ol>
<li>如果前一节点的长度小于 254 字节，则 <code>pel</code> 属性的长度为 1 字节，前一节点的长度就保存再这一个字节内</li>
<li>如果前一节点的长度大于 254 字节，则 <code>pel</code> 属性的长度为 5 字节，其中第一个字节被设置为 <code>0xFE</code> （十进制 254)，之后的四个字节用来保存前一节点的长度</li>
</ol>
<p>基于 <code>pel</code> 属性，程序便可以通过指针运算，根据当前节点的起始地址计算出前一节点的起始地址，从而实现从表尾向表头的遍历操作</p>
</li>
<li><p>encoding & content</p>
<p><code>content</code> 属性负责保存节点的值（字节数组或整数），其类型和长度则由 <code>encoding</code>属性决定</p>
</li>
</ul>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center">encoding</th>
<th align="center">长度</th>
<th align="center">content</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td align="center">00 xxxxx</td>
<td align="center">1字节</td>
<td align="center">最大长度为 2^6-1 的字节数组</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">01 xxxxx bbbbbbbb</td>
<td align="center">2 字节</td>
<td align="center">最大长度为 2^14-1 的字节数组</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">10 ____bbbbbbbb</td>
<td align="center">5 字节</td>
<td align="center">最大长度为 2^32-1 的字节数组</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">11 000000</td>
<td align="center">1 字节</td>
<td align="center">int16_t l类型的整数</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">11 010000</td>
<td align="center">1 字节</td>
<td align="center">int32_t l类型的整数</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">11 100000</td>
<td align="center">1 字节</td>
<td align="center">int64_t l类型的整数</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">11 110000</td>
<td align="center">1 字节</td>
<td align="center">24 位有符合整数</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">11 111110</td>
<td align="center">1 字节</td>
<td align="center">8 位有符合整数</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">11 11xxxx</td>
<td align="center">1 字节</td>
<td align="center">没有 content 属性，xxxx直接存[0, 12]范围的值</td>
</tr>
</tbody></table>
<p><strong>00、01 和 10 表示 content 保存着字符数组</strong></p>
<p><strong>11 表示 content 部分保存着整数</strong></p>
<h3 id="压缩列表的连锁更新"><a href="#压缩列表的连锁更新" class="headerlink" title="压缩列表的连锁更新"></a>压缩列表的连锁更新</h3><ul>
<li>添加引起的连锁更新<ol>
<li>e1 ~ en 节点的长度介于 250 字节 ~ 253 字节之间</li>
<li>将一个长度大于等于 254 字节的节点 new 添加至表头</li>
</ol>
</li>
<li>删除引起的连锁更新<ol>
<li>e1 ~ en 节点的长度介于 250 字节 ~ 253 字节之间</li>
<li><code>big</code> 节点后面跟着一个 <code>small</code> 节点，<code>big</code> 节点长度大于等于 254，<code>small</code> 节点长度小于 254，将 <code>small</code> 节点删除</li>
</ol>
</li>
</ul>
</div>
</div>
</div>
<div class="card">
<div class="card-content article ">
<div class="level article-meta is-size-7 is-uppercase is-mobile is-overflow-x-auto">
<div class="level-left">
<time class="level-item has-text-grey" datetime="2020-12-24T14:28:11.000Z">2020-12-24</time>
<span class="level-item has-text-grey">
2 分钟 读完 (大约 346 个字)
</span>
</div>
</div>
<h1 class="title is-size-3 is-size-4-mobile has-text-weight-normal">
<a class="has-link-black-ter" href="/2020/12/24/edis-%E4%B9%9D%EF%BC%89%E5%BA%95%E5%B1%82%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84-%E9%93%BE%E8%A1%A8/">Redis (九）底层数据结构-链表</a>
</h1>
<div class="content">
<h3 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h3><p>链表（LinkedList）是一种有序的数据结构，且增删改查效率较高</p>
<h3 id="应用"><a href="#应用" class="headerlink" title="应用"></a>应用</h3><ol>
<li>链表是列表的底层实现方案之一</li>
<li>发布和订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表</li>
<li><code>Redis</code> 服务器采用链表保存多个客户端的状态信息</li>
<li><code>Redis</code> 客户端输出缓冲区是在链表的基础上实现的</li>
</ol>
<h3 id="数据结构"><a href="#数据结构" class="headerlink" title="数据结构"></a>数据结构</h3><figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs c"><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">listNode</span> {</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">listNode</span> *<span class="hljs-title">prev</span>;</span><br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">listNode</span> *<span class="hljs-title">next</span>;</span><br> <span class="hljs-keyword">void</span> *value;<br>} listNode;<br><br><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">list</span> {</span><br> listNode *head;<br> listNode *tail;<br> <span class="hljs-keyword">void</span> *(*dup) (<span class="hljs-keyword">void</span> *ptr);<br> <span class="hljs-keyword">void</span> *(*<span class="hljs-built_in">free</span>) (<span class="hljs-keyword">void</span> *ptr);<br> <span class="hljs-keyword">int</span> (*match) (<span class="hljs-keyword">void</span> *ptr, <span class="hljs-keyword">void</span> *key);<br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> len;<br>} <span class="hljs-built_in">list</span>;<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<h3 id="链表的特点"><a href="#链表的特点" class="headerlink" title="链表的特点"></a>链表的特点</h3><ul>
<li><p>双端</p>
<p>链表节点带有 <code>prev</code> 指针和 <code>next</code> 指针，获取某个节点的前置和后置节点的复杂度为 <code>O(1)</code></p>
</li>
<li><p>无环</p>
<p>表头节点的 <code>prev</code> 指针和表尾节点的 <code>next</code> 指针都指向 <code>NULL</code>，对链表的访问以 <code>NULL</code> 为终点</p>
</li>
<li><p>多态</p>
<p>链表节点采用 <code>void*</code> 指针来保存节点的值，所以链表可以用于存储各种不同类型的值</p>
</li>
<li><p>有表头及表尾指针</p>
<p>通过 <code>list</code> 结构的 <code>head</code> 指针和 <code>tail</code> 指针，程序获取链表的表头和表尾节点的复杂度为 <code>O(1)</code></p>
</li>
<li><p>有链表长度计数器</p>
<p>程序使用 <code>list</code> 结构的 <code>len</code> 属性对链表节点计数，所以获取链表中节点数量的复杂度为 <code>O(1)</code></p>
</li>
</ul>
</div>
</div>
</div>
<div class="card">
<div class="card-content article ">
<div class="level article-meta is-size-7 is-uppercase is-mobile is-overflow-x-auto">
<div class="level-left">
<time class="level-item has-text-grey" datetime="2020-12-24T14:27:21.000Z">2020-12-24</time>
<span class="level-item has-text-grey">
7 分钟 读完 (大约 1043 个字)
</span>
</div>
</div>
<h1 class="title is-size-3 is-size-4-mobile has-text-weight-normal">
<a class="has-link-black-ter" href="/2020/12/24/edis-%E5%85%AB%EF%BC%89%E5%BA%95%E5%B1%82%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84-%E5%AD%97%E5%85%B8/">Redis (八）底层数据结构-字典</a>
</h1>
<div class="content">
<h3 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h3><p>字典，又称为符合表、关联数组或映射，是一种用于保存键值对的抽象数据</p>
<h3 id="应用"><a href="#应用" class="headerlink" title="应用"></a>应用</h3><ol>
<li><code>Redis</code> 数据库的底层采用字典的实现</li>
<li>字典也是集合、哈希类型的底层实现之一</li>
<li><code>Redis</code> 的哨兵模式、是以字典存储所有主从节点的</li>
</ol>
<h3 id="数据结构"><a href="#数据结构" class="headerlink" title="数据结构"></a>数据结构</h3><p> </p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br><span class="line">16</span><br><span class="line">17</span><br><span class="line">18</span><br><span class="line">19</span><br><span class="line">20</span><br><span class="line">21</span><br><span class="line">22</span><br><span class="line">23</span><br><span class="line">24</span><br><span class="line">25</span><br></pre></td><td class="code"><pre><code class="hljs c"><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">dict</span> {</span><br> dictType * type; <span class="hljs-comment">// 字典类型，每个 dictType 保存不同操作特定类型键值对的函数</span><br> <span class="hljs-keyword">void</span> *prvdata; <span class="hljs-comment">// 保存需要传给特定类型的可选参数</span><br> dictht ht[<span class="hljs-number">2</span>]; <span class="hljs-comment">// 哈希表数组</span><br> <span class="hljs-keyword">long</span> rehashidx; <span class="hljs-comment">// rehash 标识，存储 rehash 的偏移量，默认为 -1</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> iterators; <span class="hljs-comment">// 记录绑定在此字典上的，正在运行的迭代器的数量</span><br>} dict;<br><br><span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">dictht</span> {</span><br> dicEntry ** table;<br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> <span class="hljs-built_in">size</span>;<br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> sizemask;<span class="hljs-comment">// 掩码</span><br> <span class="hljs-keyword">unsigned</span> <span class="hljs-keyword">long</span> used;<br>} dictht;<br><br> <span class="hljs-keyword">typedef</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">dictEntry</span> {</span><br> <span class="hljs-keyword">void</span> *key;<br> <span class="hljs-keyword">union</span> {<br> <span class="hljs-keyword">void</span> *val;<br> <span class="hljs-keyword">unit64_t</span> u64;<br> <span class="hljs-keyword">int64_t</span> s64;<br> <span class="hljs-keyword">double</span> d;<br> } v;<br> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">struct</span> <span class="hljs-title">dictEntry</span> *<span class="hljs-title">next</span>;</span><br> } dictEntry;<br></code></pre></td></tr></table></figure>
<h3 id="哈希算法"><a href="#哈希算法" class="headerlink" title="哈希算法"></a>哈希算法</h3><ol>
<li><p>使用哈希函数计算键的哈希值</p>
<p>hash = dict->type->hashFunction(key);</p>
</li>
<li><p>使用哈希值和掩码，计算索引值</p>
<p>index = hash & dict->ht[x].sizemask;</p>
</li>
</ol>
<p>采用在链表中进行头插法解决哈希冲突</p>
<h3 id="REHASH"><a href="#REHASH" class="headerlink" title="REHASH"></a>REHASH</h3><p>当哈希表中保存的键值对数量过多或过少时，需要对哈希表的大小进行扩展或收缩操作，在 <code>Redis</code> 中，扩展和收缩哈希表是通过 <code>REHASH</code> 实现的，执行 <code>REHASH</code> 的大致步骤如下：</p>
<ol>
<li><p>为字典的 <code>ht[1]</code> 哈希表分配内存空间</p>
<p>如果执行的是扩展操作，则 <code>ht[1]</code> 的大小为第 1 个 大于等于 <code>ht[0].used * 2</code> 的 2^n;</p>
<p>如果执行的是收缩操作，则 <code>ht[1]</code> 的大小为第 1 个 大于等于 <code>ht[0].used</code> 的 2^n</p>
</li>
<li><p>将存储在 <code>ht[0]</code> 中的数据迁移到 <code>ht[1]</code> 上</p>
<p>重新计算键的哈希值和索引值，然后将键值对放置到 <code>ht[1]</code> 哈希表的指定位置上；</p>
</li>
<li><p>将字典的 <code>ht[1]</code> 哈希表晋升为默认哈希表</p>
<p>迁移完成后，清空 <code>ht[0]</code>，再交换 <code>ht[0]</code> 和 <code>t[1]</code> 的值，为下一次 <code>REHASH</code> 做准备。</p>
</li>
</ol>
<h4 id="REHASH-的触发条件"><a href="#REHASH-的触发条件" class="headerlink" title="REHASH 的触发条件"></a>REHASH 的触发条件</h4><p>当满足以下任何一个条件时，程序会自动开始对哈希表执行扩展操作：</p>
<ol>
<li>服务器目前没有执行 <code>bgsave</code> 或 <code>bgrewriteof</code> 命令，并且哈希表的负载因子大于等于 1</li>
<li>服务器目正在执行 <code>bgsave</code> 或 <code>bgrewriteof</code> 命令，并且哈希表的负载因子大于等于 5</li>
</ol>
<p><code>负载因子</code>是用来描述哈希表当前被填充的程度。计算公式是：<code>负载因子=哈希表以保存节点数量 / 哈希表的大小</code></p>
<p><strong>当哈希表的负载因子小于 0.1 时，程序会自动开始对哈希表进行收缩操作</strong></p>
<h4 id="REHASH-的详细步骤"><a href="#REHASH-的详细步骤" class="headerlink" title="REHASH 的详细步骤"></a>REHASH 的详细步骤</h4><p>为了避免 <code>REHASH</code> 对服务器性能造成影响，<code>REHASH</code> 操作不是一次性地完成的，而是分多次，渐进式地完成地的。</p>
<p>渐进式 <code>REHASH</code> 的详细过程如下：</p>
<ol>
<li>为 <code>ht[1]</code> 分配空间，让自动2同时持有 <code>ht[0]</code> 和 <code>ht[1]</code> 两个哈希表</li>
<li>在字典中的索引计数器 <code>rehashidx</code> 设置为 <code>0</code>，表示 <code>REHASH</code> 操作正式开始</li>
<li>在 <code>REHASH</code> 期间，每次对字典执行添加、删除、修改、查找操作时，程序除了执行指定的操作外，还会顺带将 <code>ht[0]</code> 中位于 <code>rehashidx</code> 上的所有键值对迁移到 <code>ht[1]</code> 中，再将 <code>rehashidx</code> 的值加1</li>
<li>随着字典不断被访问，最终再某个时刻，<code>ht[0]</code> 上的所有键值对都被迁移到 <code>ht[1]</code> 上，此时程序将 <code>rehashidx</code> 的属性值设置为 <code>-1</code>，标识 <code>REHASH</code> 操作完成</li>
</ol>
<h3 id="REHASH-期间的访问"><a href="#REHASH-期间的访问" class="headerlink" title="REHASH 期间的访问"></a>REHASH 期间的访问</h3><p><code>REHSH</code> 期间，字典同时持有两个哈希表，此时的访问将按照如下原则处理：</p>
<ol>
<li>新添加的键值对，一律被保存到 <code>ht[1]</code> 中</li>
<li>删除、修改、查找等其他操作，会在两个哈希表上进行，即程序将先尝试去 <code>ht[0]</code> 中访问要操作的数据，若不存在则在 <code>ht[1]</code> 中访问，再对访问的数据做相应的处理</li>
</ol>
</div>
</div>
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3 分钟 读完 (大约 402 个字)
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<a class="has-link-black-ter" href="/2020/09/09/edis-%E4%B8%83-%E6%95%B4%E6%95%B0%E9%9B%86%E5%90%88/">Redis (七) 整数集合</a>
</h1>
<div class="content">
<h2 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h2><p>当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，Redis 就会使用整数集合作为集合键的底层实现</p>
</div>
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<a class="button is-size-7 is-light" href="/2020/09/09/edis-%E4%B8%83-%E6%95%B4%E6%95%B0%E9%9B%86%E5%90%88/#more">阅读更多</a>
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5 分钟 读完 (大约 798 个字)
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<a class="has-link-black-ter" href="/2020/09/08/edis-%E5%85%AD-%E7%AE%80%E5%8D%95%E5%8A%A8%E6%80%81%E5%AD%97%E7%AC%A6%E4%B8%B2/">Redis (六) 简单动态字符串</a>
</h1>
<div class="content">
<h2 id="定义"><a href="#定义" class="headerlink" title="定义"></a>定义</h2><ul>
<li><p>SImple Dynamic String，是 <code>Redis</code> 内部自定义的一种数据类型</p>
</li>
<li><p>在 <code>Redis</code> 数据库内部，包含字符串的键值对在底层都是由 <code>SDS</code> 实现</p>
</li>
<li><p><code>SDC</code> 还被用于缓冲区的实现，如 <code>AOF</code> 缓冲区、客户端中的输入缓冲区</p>
</li>
</ul>
</div>
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<a class="has-link-black-ter" href="/2020/09/06/edis-%E4%BA%94-%E7%AE%A1%E7%90%86-Redis/">Redis (五) 管理 Redis</a>
</h1>
<div class="content">
<h2 id="基本命令"><a href="#基本命令" class="headerlink" title="基本命令"></a>基本命令</h2>
</div>
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<a class="has-link-black-ter" href="/2020/09/06/edis-%E5%9B%9B-%E6%9C%89%E5%BA%8F%E9%9B%86%E5%90%88/">Redis (四) 有序集合</a>
</h1>
<div class="content">
<h2 id="有序集合简介"><a href="#有序集合简介" class="headerlink" title="有序集合简介"></a>有序集合简介</h2><ul>
<li>有序集合保留了集合元素不能重复的特点</li>
<li>有序集合会给每个元素设置一个分数，并以此作为排序的依据</li>
<li>有序集合不能包含相同的元素，但是不同元素的分数可以相同</li></ul>
</div>
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<a class="has-link-black-ter" href="/2020/09/06/dis-%E4%B8%89-%E9%9B%86%E5%90%88/">Redis (三) 集合</a>
</h1>
<div class="content">
<h2 id="集合简介"><a href="#集合简介" class="headerlink" title="集合简介"></a>集合简介</h2><ul>
<li>集合中的元素是无序、不可重复的、一个集合最多能存储<code>2^32 - 1</code> 个元素</li>
<li>集合除了支持对元素的增删改查之外，还支持对多个集合取交集、并集、差集</li>
</ul>
</div>
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<img class="" src="/images/tx.jpg" alt="cola289">
</figure>
<p class="is-size-4 is-block">
cola289
</p>
<p class="is-size-6 is-block">
Be a salted fish with a dream
</p>
<p class="is-size-6 is-flex is-flex-center has-text-grey">
<i class="fas fa-map-marker-alt has-mr-7"></i>
<span>Shanghai</span>
</p>
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文章
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21
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1
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标签
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7
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