redis的数据结构——链表

一、前言

链表是一种常用的数据结构，大家肯定对它非常的熟悉。链表被内置在很多的高级语言中，但因为Redis是使用C语言实现的，而C语言并没有这种数据结构，因此，Redis构建了自己的链表实现。链表在Redis中的使用非常广泛，比如列表键的底层实现之一就是链表。当一个列表键包含的元素数量很多，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。除了列表键之外，发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表，Redis服务器本身还是用链表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。

二、示例

 如下图，通过RPUSH命令插入一个长的字符串，Redis的底层存储结构就是一个链表。

三、链表和链表节点的实现

下面的代码展示了一个链表节点的数据结构。

typedef struct listNode {
      
      //前置节点
      struct listNode *prev;
 
      //后置节点
      struct listNode *next;

      //节点的值
      void *value
}

Redis中的链表是一个双向链表，每一个节点中都保存着指向前置节点和指向后置节点的指针，多个这样的节点就组成了Redis的链表结构。如下图。

 虽然多个listNode结构就可以组成链表，但是使用如下结构来持有链表的话，操作起来会更加方便。

typedef struct list {
    //表头节点
     listNode *head;
    //表尾节点
     listNode *tail;
     //链表包含的节点数量
     unsigned long len;
    //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
     void *(*match)  (void  *ptr,  void *key);
} list;

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

如下图是一个由list结构和三个listNode结构组成的链表。

 四、总结

Redis的链表实现特性可以总结如下：

• 双端：链表节点包含next和prev指针，获取某个节点的前置节点和后置节点的时间复杂度都是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，对链表的访问可以以NULL为终止。
• 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时间复杂度都是O(1)。
• 带链表长度计数器：程序使用list的len属性对list持有的链表节点进行计数，程序获取链表节点的时间复杂度为O(1)。
• 多态：链表节点使用void*指针来保存节点值，并且通过list结构的dup、free、match为节点设置类型特定的函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值。