redis学习-字典

基本说明

1. 字典，是一种用于保存键值对的抽象数据结构。
2. 字典在redis中的应用相当广泛，
   1. 比如redis的数据库就是使用字典来作为底层实现。
      比如我执行命令：
      set msg “hello world”
      实际上就是保存在数据库的字典里面的。
   2. 哈希键的底层实现也是字典。

字典的实现

Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面有很多哈希表节点，每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对。

首先是哈希表节点

typedef struct dictEntry{
    //键
    void *key;
    //值
    union{
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    }v;
    //指向下一个哈希表节点，形成一个链表
    struct dictEntry *next;
}dictEntry;

1. 每个哈希表节点都保存一个键值对
2. key表示键，而v属性则保存着键值对中的值，其中键值对的值可以是一个指针，或者是一个uint64_t整数，又或者是一个int64_t整数(共占一段最大的内存）。

哈希表结构

typedef struct dictht{
    //哈希表数组
    dictEntry **table;
    
    //哈希表的大小
    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;
	//哈希表已有节点的数量
	unsigned long used;
}dictht;

1. table属性是一个数组，每一个指向一个dict.h/dictEntry结构的指针，每个dictEntry结构保存一个键值对和一个指向下一个键值对的指针。
2. size记录了哈希表的大小，即table数组的大小。
3. used记录了哈希表目前已有节点的数量

字典结构

typedef struct dictType{
    //计算哈希值的函数
    unsigned int (*hashFuntion)(const void *key);
    
    //复制键的函数
    void *(*keyDup)(void *privdata,const void *key);
    
    //复制值的函数
    void *(*valDup)(void *privdata,const void *obj);
    
    //对比键的函数
    void (*keyCompare)(void *privdata,const void *key1,const void *key2);
    
    //销毁键的函数
    void (*keyDestructor)(void *privdata,const void *key1,const void *key2);
    
    //销毁值的函数
    void (*valDestructor)(void *privdata,void *obj);
    
}dictType;

typedef struct dict{
    //类型特定的函数
    dictType *type;
    
    //私有数据
    void *privdata;
    
    //哈希表
    dictht ht[2];
    
    //refresh索引，当refresh不在进行时，值为-1
    int trehashidx;
}dict;

1. type属性是一个指向dictType结构的指针，每一个dictType结构保存了一簇用于操作特定键值对的函数，redis会为用途不同的字典设置不同的类型特定的函数。
2. privdata属性则保存了需要传给那些特定函数的可选参数。
3. ht保存两个项的数组，数组中的每个项都是一个dictht哈希表，一般情况下，字典只使用ht[0]哈希表，ht[1]哈希表只会在对ht[0]哈希表进行rehash时使用
4. rehashidx记录了rehash的进度，如果目前没有在进行rehash，那么它的值为-1.

哈希算法

1. 将一个新的键值对添加字典里面，首先是用hash算法计算哈希值和索引值：
   hash = dict->type->hashFunction(k0);
2. 假设计算出的hash值为8，那么程序会继续使用语句：
   index = hash&dict->ht[0].sizemask = 8 & 3 = 0

refresh操作

1. 为字典ht[1]哈希表分配空间，空间大小为第一个大于等于ht[0].used*2的2^n
2. 然后将ht[0]上的值都映射到th[1]中，之后释放ht[0]，再把ht[0]指向ht[1]，ht[1]指向空白哈希表

渐进式refresh

当refresh时，不并不是一下子转移的，比如当键值对太多的时候，这个时候就需要使用标志rehashhidx，步骤如下：

1. 为ht[0]分配空间，让字典同时次优ht[0]和ht[1]两个哈希表
2. 在字典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rehashidx索引值加一，代表已经转移到第几个键值对数组了
4. 全部转移完成后，rehashidx值变为-1

在rehash操作的期间，如果有增删改查，就会先在ht[0]查找，如果没有再到ht[1]中寻找。