redis 筆記(雙端鏈表)

實(shí)現(xiàn) Redis 的列表類型
<pre>
雙端鏈表還是 Redis 列表類型的底層實(shí)現(xiàn)之一甲捏, 當(dāng)對(duì)列表類型的鍵進(jìn)行操作 —— 比如執(zhí)行 [RPUSH]魁淳、 [LPOP] 或 [LLEN] 等命令時(shí), 程序在底層操作的可能就是雙端鏈表哩罪。
</pre>
<pre>
Redis 列表使用兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為底層實(shí)現(xiàn):
雙端鏈表
壓縮列表
因?yàn)殡p端鏈表占用的內(nèi)存比壓縮列表要多呀狼, 所以當(dāng)創(chuàng)建新的列表鍵時(shí), 列表會(huì)優(yōu)先考慮使用壓縮列表作為底層實(shí)現(xiàn)里烦, 并且在有需要的時(shí)候凿蒜, 才從壓縮列表實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換到雙端鏈表實(shí)現(xiàn)。
</pre>
Redis 自身功能的構(gòu)建
<pre>
除了實(shí)現(xiàn)列表類型以外胁黑, 雙端鏈表還被很多 Redis 內(nèi)部模塊所應(yīng)用:
事務(wù)模塊使用雙端鏈表依序保存輸入的命令废封;
服務(wù)器模塊使用雙端鏈表來保存多個(gè)客戶端;
訂閱/發(fā)送模塊使用雙端鏈表來保存訂閱模式的多個(gè)客戶端丧蘸;
事件模塊使用雙端鏈表來保存時(shí)間事件(time event)漂洋;
類似的應(yīng)用還有很多 。
</pre>

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其中力喷, listNode 是雙端鏈表的節(jié)點(diǎn):
<pre>
typedef struct listNode {
// 前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
struct listNode *prev;
// 后繼節(jié)點(diǎn)
struct listNode *next;
// 值
void *value;
} listNode;
</pre>
而 list 則是雙端鏈表本身:
<pre>
typedef struct list {
// 表頭指針
listNode *head;
// 表尾指針
listNode *tail;
// 節(jié)點(diǎn)數(shù)量
unsigned long len;
// 復(fù)制函數(shù)
void (dup)(void ptr);
// 釋放函數(shù)
void (
free)(void ptr);
// 比對(duì)函數(shù)
int (
match)(void *ptr, void *key);
} list;
</pre>
注意刽漂, listNode 的 value 屬性的類型是 void * ,說明這個(gè)雙端鏈表對(duì)節(jié)點(diǎn)所保存的值的類型不做限制弟孟。
<pre>
對(duì)于不同類型的值贝咙,有時(shí)候需要不同的函數(shù)來處理這些值,因此拂募, list 類型保留了三個(gè)函數(shù)指針 —— dup 庭猩、 free 和 match 乌奇,分別用于處理值的復(fù)制、釋放和對(duì)比匹配眯娱。在對(duì)節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行處理時(shí)礁苗,如果有給定這些函數(shù),就會(huì)調(diào)用這些函數(shù)徙缴。
舉個(gè)例子:當(dāng)刪除一個(gè) listNode 時(shí)试伙,如果包含這個(gè)節(jié)點(diǎn)的 list 的 list->free 函數(shù)不為空,就會(huì)先調(diào)用刪除函數(shù) list->free(listNode->value) 來清空節(jié)點(diǎn)的值于样,再執(zhí)行余下的刪除操作(比如說疏叨,釋放節(jié)點(diǎn))。
另外穿剖,從這兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義上蚤蔓,也可以了解到一些行為和性能特征:
listNode 帶有 prev 和 next 兩個(gè)指針,因此糊余,遍歷可以雙向進(jìn)行:從表頭到表尾秀又,表尾到表頭。
list 保存了 head 和 tail 兩個(gè)指針贬芥,因此吐辙,對(duì)鏈表的表頭和表尾進(jìn)行插入的復(fù)雜度都為 θ(1)θ(1) —— 這是高效實(shí)現(xiàn) LPUSH 、 RPOP 蘸劈、 RPOPLPUSH 等命令的關(guān)鍵昏苏。
list 帶有保存節(jié)點(diǎn)數(shù)量的 len 屬性,所以計(jì)算鏈表長度的復(fù)雜度僅為 θ(1)θ(1) 威沫,這也保證了 LLEN 命令不會(huì)成為性能瓶頸贤惯。
</pre>
以下是用于操作雙端鏈表的 API ,它們的作用以及算法復(fù)雜度:

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迭代器
<pre>
Redis 為雙端鏈表實(shí)現(xiàn)了一個(gè)迭代器 棒掠, 這個(gè)迭代器可以從兩個(gè)方向?qū)﹄p端鏈表進(jìn)行迭代:
沿著節(jié)點(diǎn)的 next 指針前進(jìn)孵构,從表頭向表尾迭代;
沿著節(jié)點(diǎn)的 prev 指針前進(jìn)句柠,從表尾向表頭迭代浦译;
以下是迭代器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義:
typedef struct listIter {
// 下一節(jié)點(diǎn)
listNode *next;
// 迭代方向
int direction;
} listIter;
direction 記錄迭代應(yīng)該從那里開始:
如果值為 adlist.h/AL_START_HEAD ,那么迭代器執(zhí)行從表頭到表尾的迭代溯职;
如果值為 adlist.h/AL_START_TAIL ,那么迭代器執(zhí)行從表尾到表頭的迭代帽哑;
</pre>
以下是迭代器的操作 API 谜酒,API 的作用以及算法復(fù)雜度:

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小結(jié)
<code>
Redis 實(shí)現(xiàn)了自己的雙端鏈表結(jié)構(gòu)。
雙端鏈表主要有兩個(gè)作用:
作為 Redis 列表類型的底層實(shí)現(xiàn)之一妻枕;
作為通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僻族,被其他功能模塊所使用粘驰;
雙端鏈表及其節(jié)點(diǎn)的性能特性如下:
節(jié)點(diǎn)帶有前驅(qū)和后繼指針,訪問前驅(qū)節(jié)點(diǎn)和后繼節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度為 O(1)O(1) 述么,并且對(duì)鏈表的迭代可以在從表頭到表尾和從表尾到表頭兩個(gè)方向進(jìn)行蝌数;
鏈表帶有指向表頭和表尾的指針,因此對(duì)表頭和表尾進(jìn)行處理的復(fù)雜度為 O(1)O(1) 度秘;
鏈表帶有記錄節(jié)點(diǎn)數(shù)量的屬性顶伞,所以可以在 O(1)O(1) 復(fù)雜度內(nèi)返回鏈表的節(jié)點(diǎn)數(shù)量(長度);
</code>

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