Redis 源码硬核解析系列专题 - 第四篇：核心数据结构之跳表（Skip List）

1. 引言

跳表（Skip List）是一种高效的动态数据结构，在Redis中用于实现有序集合（ZSET），支持快速的范围查询和插入删除操作。相比传统平衡树（如AVL或红黑树），跳表的实现更简单且性能优异。本篇将深入剖析Redis跳表的源码实现，包括结构定义、插入删除逻辑和随机层高生成。

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2. 跳表在Redis中的应用

• 用途：ZSET的核心数据结构，存储元素和分数（score），支持按分数排序。
• 特性：结合链表的简单性和二分查找的高效性，平均时间复杂度为O(log n)。

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3. 跳表的结构体定义

跳表的实现位于src/server.h和src/t_zset.c中。以下是核心结构：

代码片段（server.h）：

typedef struct zskiplistNode {
   
    sds ele;                  // 元素（SDS字符串）
    double score;             // 分数
    struct zskiplistNode *backward; // 后退指针
    struct zskiplistLevel {
   
        struct zskiplistNode *forward; // 前进指针
        unsigned long span;     // 跨度（到下个节点的距离）
    } level[];                // 层数组（柔性数组）
} zskiplistNode;

typedef struct zskiplist {
   
    struct zskiplistNode *header; // 头节点
    struct zskiplistNode *tail;   // 尾节点
    unsigned long length;         // 节点数
    int level;                   // 最大层数
} zskiplist;

硬核解析：

• zskiplistNode：每个节点包含元素、分数和多层前进指针（level[]）。
• level[i].forward：指向该层下一个节点。
• span：记录跨越的节点数，用于范围查询。
• backward：后退指针，便于双向遍历。
• zskiplist：管理整个跳表，header不存储数据，仅作为起点。

Mermaid结构图：