Redis数据结构 链表

目录

简介

链表和链表节点的实现

链表和链表节点的API

重点回顾


简介

链表提供了高效的节点重排能力,以及顺序性的节点访问方式,并且可以通过增删节点 来灵活地调整链表的长度。

作为一种常用数据结构,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共1024个整数:

Redis数据结构 链表

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。 除了链表键之外,发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表,lledis服务器 本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息,以及使用链表来构建客户端输出缓冲区 (output buffer).

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:

Redis数据结构 链表

多个listNode可以通过prev和next指针组成双端链表,如图所示。

Redis数据结构 链表

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:

Redis数据结构 链表

list结构为链表提供了表头指针head、表尾指针tail, 以及链表长度计数器len, 而dup、free和match成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数:

dup函数用于复制链表节点所保存的值;

free函数用于释放链表节点所保存的值;

match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。

图是由一个list结构和三个listNode结构组成的链表。

Redis数据结构 链表

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三个属性为节点值设置类型特定函数,所以链表可以用于保存各种不 同类型的值。

链表和链表节点的API

表列出了所有用于操作链表和链表节点的API。

Redis数据结构 链表

Redis数据结构 链表

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结构来表示,这个结构带有表头节点指针、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。