理解Redis设计与实现(二):链表

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       链表提供了高效的节点重排能力,以及顺序性的节点访问顺序,并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。
       C语言中没有内置链表这种数据结构,所以Redis构建了自己的链表实现。
       Redis中列表,发布与订阅,慢查询,监视器等功能都用到了链表,Redis服务器本身还使用链表来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。

链表和链表节点的实现

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;
	//后直接点
	struct listNode * next;
	//节点的值
	void *value;
}listNode;

多个listNode可以通过prev和next指针组成双端链表,如图所示。
在这里插入图片描述
虽然仅仅使用多个listNode结构就可以组成链表,但使用adlsit.h/list来持有链表的话,操作会更方便:

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;

       list结构为链表提供了表头指针head,表尾指针tail,以及链表长度计数器len,而dup,free和match成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数。
下图是一个由一个list结构和三个listNode结构组成的链表:
在这里插入图片描述

Redis链表实现的特性

  • 双端:链表节点带有prev和next指针,获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O(1).
  • 无环:表头结点的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,程序获取链表的表头结点和表尾节点的复杂度为O(1)
  • 带链表长度计数器:程序使用list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数,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,所以链表可以用以保存各种不同类型的值

参考资料

黄健宏. Redis 设计与实现 [M]. 机械工业出版社, 2014.

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