Redis 中跳表与实现

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概述

是有序集合的底层实现之一。是一种有序数据结构，通过在每个节点中维持多个指向其他节点的指针，从而达到快速访问节点的目的。

跳跃表是基于多指针有序链表实现的，可以看成多个有序链表。

在 Redis 中，跳跃表被用来实现有序集合健，另一个是在集群节点中用作内部数据结构。

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在查找时，从上层指针开始查找，找到对应的区间之后再到下一层去查找。下图演示了查找 22 的过程。

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实现

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跳表由 redis.h/zskiplistNode 和 redis.h/zskiplist 两个结构定义。

zskiplist

上图最左边，用于保存跳跃表节点的相关信息。

typedef struct zskiplist {
    //表头结点和表尾结点
    struct zskiplistNode *header, *tail;
    //表中结点的数量
    unsigned long length;
    //表中层数最大的结点的层数
    int level;
}

header

指向跳跃表的表头结点。
tail

指向跳跃表的表尾结点。
level

记录目前跳跃表内，层数最大的结点的层数，不包括表头结点。
length

记录跳跃表目前包含结点的数量，不包含表头结点。

zskiplistNode

上图最右边的四个，用于表示跳表结点。多个跳表结点可以组成一个跳表。

typedef struct zskiplistNode {
    //层
    struct zskiplistLevel {
        //前进指针
        struct zskiplistNode *forward;
        //跨度
        unsigned int span;
    } level[];
    //后退指针
    struct zskiplistNode *backward;
    //分值
    double score;
    //成员对象
    robj *obj;
} zskiplistNode;

层（level）

L1表示第一层。层的数量越多，访问其他结点的速度就越快。

随机生成介于 1~32 之间的值作为 level 数组的大小（高度）。
- 前进指针
  
  用于访问位于表尾方向的其他结点。
- 跨度
  
  记录前进指针所指向结点和当前结点的距离。
  
  用来计算排位（rank），将遍历的跨度相加即为目标结点的排位。
后退指针（backward）

BW标记，指向位于当前结点的前一个结点。

从表尾向表头遍历时，程序首先通过跳表的 tail 指针访问表尾结点。
分值（score）

不唯一。

上图中 1.0 2.0 3.0 即为结点分值，从小到大排列。
成员对象（obj）

唯一。

o1 o2 o3 即为成员对象。