Redis 链表记录

Redis 链表《Redis设计于实现》

链表提供了高效的节点重排能力，以及顺序性的节点访问方式，并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。

作为一种常用的数据结构，链表内置在很多高级编程语言里面，因为Redis使用的C语言并没有内置这种数据结构，所以Redis构建了自己的链表实现。

链表在Redis中的应用非常广泛，比如列表键的底层实现之一就是链表。当一个列表键包含了数量比较多的元素，又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串时，Redis就会使用链表的底层实现。

举个例子，一下展示的integers列表包含了从1到1024共一千零二十四个整数：

redis>LLEN integers
(integer)1024
redis>LRANGE integers 0 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

integers列表键的底层实现就是一个链表，链表中的每个节点都保存了一个整数值。

除了链表键之外，发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表，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存区。

链表和链表节点的实现

每个链表节点使用了一个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
    //节点的值
    void *value;
}

多个listNode可以通过prev 和next指针组成双端链表，如下图所示

虽然仅仅使用多个listNode结构就可以组成链表，但使用adlist.h/list来持有链表的话，操作起来会更方便：

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 *prt,void *key);
}

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锁需的类型特定函数：

• dup函数用语复制链表节点所保存的值
• free函数用于释放链表节点所保存的值
• match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。

下图是由一个list结构和三个listNode结构组成的链表

Redis链表实现的特性可以总结如下：

• 双端：链表节点带有prev指针和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:表头节点的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节点和表尾戒点的复杂度为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，所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

总结

• 链表被广泛用于实现Redis的各种功能，比如列表键、发布于订阅、慢查询、监视器等。
• 每个链表接电由一个listNode结构来表示，这个结构带有表头节点指针、表尾节点指针
• 因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向null,所以Redis的链表实现的是无环链表。
• 通过为链表设置不同的类型特定函数，Redis的链表可以用于保存各种不同类型的值。