深入理解Redis 数据结构—双链表

时间：2022-04-22 08:44:23

在 Redis 数据类型中的列表list，对数据的添加和删除常用的命令有 lpush,rpush,lpop,rpop，其中 l 表示在左侧，r 表示在右侧，可以在左右两侧做添加和删除操作，说明这是一个双向的数据结构，而 list 数据结构正是双向链表，类似 java 中的 LinekdList 链表列表。

链表提供了高效的节点重排能力，以及顺序的节点访问方式，通过修改节点的 pre 和 next 指针来修改链表的数据。

C 语言没有内置链表的数据结构，所以 Redis 构建了自己的链表结构。

链表的数据结构，链表以及链表节点

链表是由链表以及链表节点组成，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;

    // 节点值

    void *value;

} listNode;

多个 listNode 可以通过 prev 和 next 指针组成双链表的，如题所示：

深入理解Redis 数据结构—双链表

多个 listNode 可以组成链表，但是为了方便管理，使用 adlist.h/list 管理链表，list 结构如下：

typedef struct list {

    // 列表头结点

    listNode *head;

    // 列表尾结构

    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);

    // 列表节点数量

    unsigned long len;

} list;

list 结构为链表提供了表头指针 head、表尾指针 tail，以及节点数量计算 len。下图展示一个由 list 结构和三个 listNode 节点组成的链表：

深入理解Redis 数据结构—双链表

Redis 链表实现的特征有如下的总结：

  • 双向：链表节点带有 prev 和 next 指针，可以通过指针获取每一个数据
  • 快速计算链表长度：通过 list 结构中的 len 属性计算 list 的长度，而时间复杂度为O(1)
  • 多态： 链表节点使用 void* 指针保存节点，所以链表支持保存各种不同类型的值

双链表的运用

列表键，发布订阅、慢查询以及监视器等。

总结

  • 本文通过介绍链表的数据结构，链表是由链表和链表节点组成的
  • 链表节点都有一个前置和后置指针，所以 Redis 的链表是一个双向链表
  • 链表可以存储头结点，尾节点，更好的管理自己的节点，len 属性快速算出链表的长度
  • 链表通过 void* 以及不同的类型设定函数，所以链表可以不同的类型的值

参考

  • Redis设计与实现

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