sds

双向链表(adlist.h/adlist.c)

链表(list)是Redis中最基本的数据结构,由adlist.h和adlist.c定义。

数据结构

typedef struct listNode {

        //指向前一个节点
    struct listNode *prev;

    //指向后一个节点
    struct listNode *next;

    //值
    void *value;
} listNode;

listNode是最基本的结构,表示链表中的一个结点。结点有向前(next)和向后 (prev)两个指针,链表是双向链表。保存的值是void*类型。

typedef struct list {

    listNode *head;

    listNode *tail;

    void *(*dup)(void *ptr);

    void (*free)(void *ptr);

    int (*match)(void *ptr, void *key);

    unsigned long len;
} list;

链表通过list定义,提供头(head)、尾(tail)两个指针,分别指向头部的结点和尾部的结点;提供三个函数指针,供用户传入自定义函数,用于复制(dup)、释放(free)和匹配(match)链表中的结点的值(value);通过无符号长整数len,标示链表的长度。

typedef struct listIter {

    listNode *next;

    int direction;
} listIter;

listIter是访问链表的迭代器,指针(next)指向链表的某个结点,direction表示迭代访问的方向(宏AL_START_HEAD表示向前,AL_START_TAIL表示向后)。

使用方法

Redis定义了一系列的宏,用于访问list及其内部结点。

链表创建时(listCreate),通过Redis自己实现的zmalloc()分配堆空间。链表释放(listRelease)或删除结点(listDelNode)时,如果定义了链表(list)的指针函数free,Redis会使用它释放链表的每一个结点的值(value),否则需要用户手动释放。结点的内存使用Redis自己实现的zfree()释放。

对于迭代器,通过方法listGetIterator()、listNext()、 listReleaseIterator()、listRewind()和listRewindTail()使用,例如对于链表list,要从头向尾遍历,可通过如下代码:

iter = listGetIterator(list, AL_START_HEAD); // 获取迭代器
while((node = listNext(iter)) != NULL)
{
        dosomething;
}
listReleaseIterator(iter);

listDup()用于复制链表,如果用户实现了dup函数,则会使用它复制链表结点的value。listSearchKey()通过循环的方式在O(N)的时间复杂度下查找值,若用户实现了match函数,则用它进行匹配,否则使用按引用匹配。

应用

除了实现列表类型以外， 双端链表还被很多 Redis 内部模块所应用：

• 事务模块使用双端链表依序保存输入的命令；
• 服务器模块使用双端链表来保存多个客户端；
• 订阅/发送模块使用双端链表来保存订阅模式的多个客户端；
• 事件模块使用双端链表来保存时间事件（time event）；

字符串（sds.h/sds.c）

为了方便计算字符串的长度、以及提高字符串的拼接效率，作者实现了自己的字符串结构sdshdr，是二进制安全的，并在后面自动添加0。

数据结构

typedef char *sds;

struct sdshdr {
        // 记录 buf 数组中已使用字节的数量
        // 等于 SDS 所保存字符串的长度
        int len;
        // 记录 buf 数组中未使用字节的数量
        int free;
        // 字节数组，用于保存字符串
        char buf[];
};

那么一个sds字符串实际申请的内存为：sizeof(sdshdr)+len+free+1,free新申请空间的时候为0，拼接字符串的时候free就不为0。

技巧

1. 在函数sdsnewlen中，根据是否需要初始化使用zmalloc和zcalloc两个不同函数。
2. 计算字符串长度的时候，直接使用函数sdslen，不需要调用strlen。

3. 需要扩展free的空间时，需要调用函数sdsMakeRoomFor，该函数空间分配策略比较有意思，如果free>=addlen,直接返回。否则判断free＋addlen是否小于SDS_MAX_PREALLOC这个宏，如果小于，那么这次就分配2*（free＋addlen）的空间，这样每次多分配一陪的空间；否则就分配free+addlen+SDS_MAX_PREALLOC的空间。这样可以控制最大多分配多少的空间，以至于不要浪费太多空间。例如：sds old＝sdsnew("test one");sds new=sdscat(old,"test");此时有12的空余空间，如果再次调用``sdscat(new,”test”)``,那么就不需要分配空间。

4. 在函数sdscatvprintf中，空间申请是以16，32，64..这样增长的，无处不透露提高性能。

5. 在函数sdscmp中，调用memcmp，性能要比strcmp好，而且还是二进制安全的。

6. 在函数sdssplitlen中，默认分配的数组为5，然后按照2的倍数进行增长，这样做法，有点浪费空间，但是加快速度，不要每分割出来一个字符串就要申请空间。比较的时候把seplen为1分出来，也是加快字符串比较速度的考虑，大部分时候应该是seplen为1。