彻底搞懂Redis--字典篇
字典
字典又称符号表，关联数组或者映射，是一种用于保存键值对的抽象数据结构。
字典中的每个键都是独一无二的，程序可以在字典中根据键值查找与之关联的值，或者通过键来更新值，删除等。
字典的实现
Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面有多个哈希节点，而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对，套彻底搞懂，就要深入底层。
哈希表
Redis字典所使用的哈希表由 dict.h/dictht结构定义：
typedef struct dictht{
//哈希表数组
dictEntry **table;
//哈希表大小
unsigned long size;
//哈希表大小掩码，用于计算索引值
//总是等于 size-1
unsigned long sizemask;
//该哈希表已有节点的数量
unsigned long used;
}dictht；
table属性是一个数组，数组中的每一个元素都是一个指向dict.h/dictEntry结构的指针，每个dictEntry结构保存着一个键值对。
sizemask属性的值总是等于size-1，这个属性和哈希值一起决定一个键应该被放在什么位置
哈希表节点
哈希表节点使用dictEntry结构表示，每个dictEntry结构都保存着一个键值对；
typedef struct dictEntry{
//键
void *key;
//值
union{
void *val;
uint64_tu64;
int64_ts64;
}v;
//指向下一个哈希表节点，形成链表
struct dictEntry *next;
}dictEntry；
从源码可以看出，保存的值（v）可以是一个指针，或者一个uint_t整数，又或者是一个int64_t整数。
next属性是指向另一个哈希表节点的指针，有同学可能懵了，不是说键值是唯一的吗，为什么还有很多呢，这里就要引出一个概念就是哈希冲突，我们储存信息的时候并不是直接存储的，而是经过了一个哈希计算，这个算法是内部提供的，所以即使是不用的键值也可能计算出相同的索引，所以就需要我们解决一下这个问题，所以就到了现在，每个节点加一个指针，指向相同索引的节点，这就是拉链法，当然还有一种方法是开放寻址法，有兴趣的同学可以研究一下。
字典结构
Redis中的字典是由dict.h/dict结构表示
typedef struct dict{
//类型特定函数
dictType *type;
//私有数据
void *privdata;
//哈希表
dictht ht[2];
//rehash索引
//当rehash不在进行时，值为-1
int rehashidx;
}dict;
ht属性是一个包含两个项的数组，数组中的每个顶都是一个dictht哈希表，一般情况下只使用ht[0]哈希表，ht[1]哈希表只会在进行rehash时使用，我们后面详细说，包括rehashidx也是在rehash时用到的。
接下来我们再看字典的结构，就能清楚很多了吧
字典的结构了解清楚了，接下来就是可能涉及到的问题及其解决办法
解决键冲突
这个就是上面提到的哈希冲突，解决他的办法有两种，开放寻址法和拉链法，Redis很明显采用的是后者，后者很明显更加清晰，存取更加方便，第一种数据不多还好，如果数据量特别大的时候，插入，查找，删除，修改都是一件很困难的事情，时间复杂度太高。
rehash（重新散列）
随着操作的不断执行，哈希表保存的键值会逐渐地增多或者减少，为了让哈希表的负载因子维持在一个哈利的范围之内，当哈希表存储的键值对太多或者太少，程序要对哈希表的大小进行相应的扩展或者收缩。
这就是我们要说的rehash，这里我们解释一下负载因子
负载因子=哈希表以保存的节点数量/哈希表的大小
load_factor=ht[0].used/ht[0].size
那么什么时候才会rehash呢？
条件：
1）服务器目前没有执行的BGSAVE命令或者BGREWRUTEAOF命令，并且哈希表的负载因子大于等于1；
2）服务器目前正在执行BGSAVE命令或者BGREWRUTEAOF命令，并且哈希表的负载因子大于等于5；
这里简单解释一下BGSAVE，这个命令是redis进行RDB持久化时所用到的命令，持久化会在后面讲到，就是从内存写入磁盘的过程；BGREWRUTEAOF就是另一种AOF持久化方式的工作方式，也就是在Redis进行持久化的时候，可能会触发rehash。
rehash的实现原理
如何进行rehash呢，再将具体的步骤，方法时，我先用自己的话说一下原理，方便大家理解。
既然要进行重新散列，那么原来的表肯定是不适合了，所以要重新开辟一张表，这就是上面我们所说的ht[1],之所以维持两张表就是这个原因，如果需要扩容，那么扩容后的长度也就是ht[1].size=ht[0].used*2的2^n,缩小
的话就是ht[1].size=ht[0].used的2^n,准备条件好了就要开始移动了，直到0号哈希表中没有保存的节点，这时候释放空表的空间，将ht[1]更名为ht[0]，然后将ht[1]置为空，就完成了rehash。
rehash的原理讲完了，相信大家应该理解的差不多了，那就考虑一下是不是有什么问题呢
！！！如果像这样rehash的话，如果你的字典中存储这几万条，几十万条，几百万条的数据时，如果我们一次性的，集中式的把这些数据rehash，那估计服务器就不能再进行其它服务了，高性能的Redis是绝对不允许这种事情发生的，所以接下来就是我们重点说的，渐进式rehash。
渐进式rehash
我们还是先解释再看源码，先说一下是怎么渐进式的
不知道大家是否还记得之前提到过的一个字段rehashidx，没错就是他，索引计数器，记录了rehash的进度。
以下是哈希表渐进式 rehash 的详细步骤：
1）为 ht[1] 分配空间， 让字典同时持有 ht[0] 和 ht[1] 两个哈希表。
2）在字典中维持一个索引计数器变量 rehashidx ， 并将它的值设置为 0 ， 表示 rehash 工作正式开始。
3）在 rehash 进行期间， 每次对字典执行添加、删除、查找或者更新操作时， 程序除了执行指定的操作以外， 还会顺带将 ht[0] 哈希表在 rehashidx 索引上的所有键值对 rehash 到 ht[1] ， 当 rehash 工作完成之后， 程序将 rehashidx 属性的值增一。
4）随着字典操作的不断执行， 最终在某个时间点上， ht[0] 的所有键值对都会被 rehash 至 ht[1] ， 这时程序将 rehashidx 属性的值设为 -1 ， 表示 rehash 操作已完成。
看下来rehashidx一共有三种状态，0表示要开始进行rehash，-1表示rehash结束或目前没有进行，其它就是rehash过程中的进度表示了
源码如下：
int dictRehash(dict *d, int n) {
if (!dictIsRehashing(d)) return 0;
while (n--) {
dictEntry *de, *nextde;
if (d->ht[0].used == 0) { // 如果 0 号哈希表为空，那么表示 rehash 执行完毕
zfree(d->ht[0].table);
d->ht[0] = d->ht[1];
_dictReset(&d->ht[1]);
d->rehashidx = -1;
return 0;
}
// Note that rehashidx can't overflow as we are sure there are more
// elements because ht[0].used != 0
// 确保 rehashidx 没有越界
assert(d->ht[0].size > (unsigned)d->rehashidx);
while (d->ht[0].table[d->rehashidx] == NULL) d->rehashidx++; // 略过数组中为空的索引，找到下一个非空索引
de = d->ht[0].table[d->rehashidx];
while (de) {
unsigned int h;
nextde = de->next;
// 计算新哈希表的哈希值，以及节点插入的索引位置
h = dictHashKey(d, de->key) & d->ht[1].sizemask;
// 插入节点到新哈希表,而且是插入到表头
de->next = d->ht[1].table[h];
d->ht[1].table[h] = de;
d->ht[0].used--;
d->ht[1].used++;
de = nextde;
}
// 将刚迁移完的哈希表索引的指针设为空
d->ht[0].table[d->rehashidx] = NULL;
d->rehashidx++;
}
return 1;
}
理解了就能看懂了，非常巧妙
最后一个问题了！！！！
那就是在进行rehash的过程中对他的操作是怎么样的？
因为在进行rehash的时候，两个表中都有值，所以不能确定具体在哪个表中，所以要在两个表中进行 字典的删除（delete）、查找（find）、更新（update）等操作，如果是查找的话，就会现在ht[0]中查找，没有就去ht[1]中找，但是如果是增加的话，就会一律保存到ht[1]中，不会再像ht[0]中进行任何添加操作，不会多此一举，保证ht[0]中的数据只减不增，直到他变成一个空表。
说完啦！！！！！