chapter3 链表

    作为一种常用的数据结构,链表内置在很多高级的编程语言里面,因为Redis使用的C语言并没有内置这种数据结构,所以Redis构建了自己的链表实现。

    链表在Redis中的应用非常广泛,比如列表键的底层实现之一就是链表。当一个列表键包含了数量比较多的元素,又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串时,Redis就会使用链表作为列表键的底层实现。

    举个例子,以下展示的integers列表键包含了从1到1024个整数:

    integers列表键的底层实现就是一个链表,链表中的每个节点都保存了一个整数值。

3.1 链表和链表节点的实现

    每个链表节点使用一个adlist.h/listNode结构来表示:

typedef struct listNode{
  // 前置节点
  struct listNode *prev;
  // 后置节点
  struct listNode *next;
  // 节点的值
  void *value;
}listNode;

    虽然仅仅使用多个listNode结构就可以组成链表,但使用adlist.h/list来持有链表的话,操作起来会更方便:

typedef struct list{
  // 表头节点
  listNode *head;
  // 表尾节点
  listNode *tail;
  // 链表所包含的节点数量
  unsigned long len;
  // 节点值复制函数
  void *(*dup)(void *ptr);
  // 节点值释放函数
  void (*free)(void *ptr);
  // 节点值对比函数
  int (*match)(void *ptr,void *key);
}list;

    Redis的链表实现的特性可以总结如下:

• 双端:链表节点带有prev和next指针,获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O(1)
• 无环:表头节点的prev指针和表尾节点的next指针都指向NULL,对链表的访问以NULL为终点。
• 带表头指针和表尾指针:通过list结构的head指针和tail指针,程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为O(1)。
• 带链表长度计数器:程序使用list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数,程序获取链表中节点数量的复杂度为O(1)。
• 多态:链表节点使用void*指针来保存节点值,并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值类型特定函数,所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

3.2 链表和链表节点的API

3.3 重点回顾

• 链表被广泛用于实现Redis的各种功能,比如列表键、发布与订阅、慢查询、监视器等。
• 每个链表节点由一个listNode结构来表示,每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针,所以Redis的链表实现是双端链表
• 每个链表使用一个list结构表示,这个结构带有头结点指针、表尾节点指针,以及链表长度等信息。
• 因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向NULL,所以Redis的链表实现是无环链表。
• 通过为链表设置不同的类型特定函数,Redis的链表可以用于保存各种不同类型的值。