redis中的字典与hash结构

字典是redis中的一种数据结构实现，用来保存键值对。

字典中的每个键都是独一无二的，程序可以根据键来找到与之关联的值。

redis的数据库的底层实现是字典，对于数据库的增删改查操作也都是通过对字典进行操作来实现的。

字典还是hash键的底层实现之一，如果一个hash键包含的键值对比较多或字符串长度比较长的时候，redis就会使用字典作为hash键的底层实现。

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redis的字典底层实现为hash表、

hash表由dict.h/dictht结构定义：

typedef struts dictht{
  //哈希表数组
  dictEntry **table;
  //哈希表数组
  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;
  //该hash表已有节点的数量
  unsigned long used;
}dictth;

table属性是一个数组，每个元素指向一个 hash表节点的指针。

hash表节点的由dict.h/dictEntry结构定义

<pre name="code" class="cpp">typedef struts dictEntry{
  //键
  void *key;
  //值  
 union{
     void *val;
     uint64_tu64;
     int64_ts64;
  }
  //指向下个hash表节点，形成链表
  strut dictEntry *next;
}dictEntry;

键值对的值可以是指针，uint64_t整数，或者是int64_t整数。

next属性的作用是：如果多个键值对的hash值相同，它们会成为一个单向链表，来解决冲突。

redis中的字典由 dict.h/dict结构来定义

typedef struts dict{
<pre name="code" class="cpp"><pre name="code" class="cpp">  //类型特定函数
  dictType *type;
  //私有数据
  void *private;
 //hash表
  dictth ht[2]
  //rehash索引
  //当rehash不再进行的时候，值为-1
 int trehashidx;
}dict;

type属性和private属性针对不同类型的键值对，用来创建多态字典。

dictType结构保存了一些用于操作键值对的函数，redis会为用途不同的字典设置不同的函数。

private保存了传给函数的 参数。

ht属性保存了两个hash表，通常情况下只使用一个hash表，另一个hash表用作复制。

该图展示了一个普通状态下的字典:

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当一个键值对需要存储到字典中的时候，

1 .程序会使用hash算法根据 键值算出该键的hashcode,

2. 根据key算出的hashcode与sizemask属性算出该键值对的索引。

3. 根据索引将该键值对放在hash表数组的指定索引上。

   3.1 如果在该索引位置已经存在了键值对，则会形成单向链表，而且会把新加入的键值对放在该链表的表头。

   3.2如果没有，则直接加入。

rehashc操作

在不断加入新数据的过程中，为了减小hash表的负载因子，程序会通过rehash操作对hash表的大小进行拓展或伸缩。

该操作就用到了字典中的 h【0】 和 h【1】。

负载因子=ht【0】.used / ht【0】.size

当负载因子小于0.1的时候程序会执行收缩操作。

扩展：ht[1] >= ht[0].used*2 的 2^n
收缩 : ht[1] = ht[0].used 的 2^n
          rehash操作的时候，rehash动作是分多次，渐进式的完成的。避免了集中式rehash带来的庞大计算量。

在进行渐进式rehash操作期间，在字典中添加新值的时候 会保存在h[1]中，h[0]中的键值对只会减少，不会增加。