深入理解Redis数据结构—跳跃表

跳跃表是一种有序的数据结构，通过在每个节点中维持多个指向其他节点的指针，从而实现快速访问节点；

      跳跃表支持平均O(logN)、最坏O(N)复杂度的节点查找，还可以通过顺序性操作来批量处理节点；

      Redis使用跳跃表作为有序集合建(ZSet)的底层实现之一；若一个有序集合包含的元素数量较多，或有序集合中元素的成员是较长字符串时，Redis就会使用跳跃表作为有序集合键的底层实现；

      Redis只在两个地方使用到了跳跃表：① 有序集合键的底层实现、② 集群节点中用作内部数据结构；

跳跃表的实现

      Redis的跳跃表由redis.h/zskiplistNode和redis.h/zskiplist两个结构定义，zskiplistNode结构表示跳跃表节点，zskiplit结构用于保存跳跃表节点的相关信息；

      zskiplist结构如下：

• header：指向跳跃表的表头节点；
• tail：指向跳跃表的表尾节点；
• level：记录跳跃表内，层数最大的节点的层高（不包括表头节点）；
• length：记录跳跃表长度，跳跃表目前包含的节点的数量（不包括表头节点）；

zskiplistNode结构如下：

• level[ ]：每层都有前进指针、跨度两个属性，前进指针用于指向表尾方向的其他节点的指针，跨度则记录了该前进指针指向的目标节点与当前节点的距离；
• BW(后退指针）：指向表头方向的上一个节点；
• 分值：保存了每个节点的分值；
• 成员对象(obj)：指向节点所保存的成员对象；

跳跃表节点

      zskiplistNode结构定义：

      1、level：创建新跳跃表节点时，程序都根据幂次定律随机生成一个介于1~32之间的值作为level数组的大小，该大小即为层高；每层都包含一个前进指针，层数越多，访问其他节点速度越快；

      2、跨度：层的跨度(level[i].span)用于记录两节点之间的距离；两节点之间的跨度越大，相距就越远；指向NULL的所有前进指针的跨度都为0，没有连向任何节点；用于计算节点在跳跃表中的排位，查找某个节点的过程中，将沿途访问过的所有层的跨度累加起来，结果就是目标节点在跳跃表中的排位；

      3、后退指针用于从表尾向表头方向访问节点，每次只能后退至前一个节点；

      4、节点分值和成员对象：分值是一个double类型的浮点数，跳跃表中的所有节点都按分值从小到大排序；成员对象是一个指针，指向一个字符串对象，字符串对象保存着一个SDS值；

      在同一个跳跃表中，各节点保存的成员对象必须是唯一的，但多个节点保存的分值可以相同，分值相同的节点按照成员对象在字典序中的大小来进行排序，成员对象较小的节点会排在靠近表头方向的位置，成员对象较大的对象会排在靠近表尾的位置；