前言
首先,贴一下参考链接: http://www.redisbook.com/en/latest/internal-datastruct/adlist.html, 另外真赞文章的作者,一个90后的小伙真不错,基本功扎实,而且非常乐于助人
概述
链表是Redis的核心数据结构之一,它不仅大量应用在Redis自身内部的实现中,而且它也是Redis的List的结构的底层实现之一
这里分析的是Redis源码里adlist.h和adlist.c
数据结构
Redis的链表结构是一种典型的双端链表doubly linked list实现
除了一个指向值的void指针外,链表中的每个节点都有两个方向指针,一个指向前驱节点,一个指向后继节点
/* * 链表节点 */ typedef struct listNode { // 前驱节点 struct listNode *prev; // 后继节点 struct listNode *next; // 值 void *value; } listNode;
每个双端链表都被一个list结构包装起来,list结构带有两个指针,一个指向双端链表的表头节点,另一个指向双端链表的表尾节点,这个特性使得Redis可以很方便执行像RPOP LPUSH这样的命令:
/* * 链表 */ typedef struct list { // 表头指针 listNode *head; // 表尾指针 listNode *tail; // 节点数量 unsigned long len; // 复制函数 void *(*dup)(void *ptr); // 释放函数 void (*free)(void *ptr); // 比对函数 int (*match)(void *ptr, void *key); } list;
链表结构中还有三个函数指针 dup, free 和match,这些指针指向那些用于处理不同类型值的函数
至于len属性,就是链表节点数量计数器了
以下是双端链表和节点的一个示意图:
list结构和listNode结构的API
list和listNode都有它们自己的一族API,这里贴出来学习一下redis的源码(ps:下面的代码都是我仿照redis改写能直接编译运行的代码
)
list *listCreate(void)
/** * 创建一个新列表 * * T = O(1) */ list *listCreate(void) { struct list *list; // 为列表结构分配内存 list = (struct list *)malloc(sizeof(struct list)); if (list == NULL) return NULL; // 初始化属性 list->head = list->tail = NULL; list->len = 0; list->dup = NULL; list->free = NULL; list->match = NULL; return list; }
void listRelease(list *list)
/** * 释放整个列表 * * T = O(N), N为列表长度 */ void listRelease(list *list) { unsigned long len; listNode *current, *next; current = list->head; len = list->len; while (len --) { next = current->next; // 如果列表有自带的free方法,那么先对节点值调用它 if (list->free) list->free(current->value); // 之后释放节点 free(current); current = next; } free(list); }
list *listAddNodeHead(list *list, void *value)
/** * 新建一个包含给定value的节点,并将它加入到列表的表头 * * T = O(1) */ list *listAddNodeHead(list *list, void *value) { listNode *node; node = (listNode *)malloc(sizeof(listNode)); if (node == NULL) return NULL; node->value = value; if (list->len == 0) { // 第一个节点 list->head = list->tail = node; node->prev = node->next = NULL; } else { // 不是第一个节点 node->prev = NULL; node->next = list->head; list->head->prev = node; list->head = node; } list->len ++; return list; }
list *listAddNodeTail(list *list, void *value)
/** * 新建一个包含给定value的节点,并把它加入到列表的表尾 * * T = O(1) */ list *listAddNodeTail(list *list, void *value) { listNode *node; node = (listNode *)malloc(sizeof(listNode)); if (node == NULL) return NULL; if (list->len == 0) { // 第一个节点 list->head = list->tail = node; node->prev = node->next = NULL; } else { // 不是第一节点 node->prev = list->tail; node->next = NULL; list->tail->next = node; list->tail = node; } list->len ++; return list; }
list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after)
/** * 创建一个包含值value的节点 * 并根据after参数的指示,将新节点插入到old_node的之前或者之后 * * T = O(1) */ list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) { listNode *node; node = (listNode *)malloc(sizeof(listNode)); if (node == NULL) return NULL; if (after) { // 插入到old_node之后 node->prev = old_node; node->next = old_node->next; // 处理表尾节点 if (list->tail == old_node) { list->tail = node; } } else { // 插入到old_node之前 node->next = old_node; node->prev = old_node->prev; // 处理表头节点 if (list->head == old_node) { list->head = node; } } // 更新前置节点和后继节点的指针(这个地方很经典,节约代码) if (node->prev != NULL) { node->prev->next = node; } if (node->next != NULL) { node->next->prev = node; } // 更新列表节点 list->len ++; return list; }
void listDelNode(list *list, listNode *node)
/** * 释放列表中给定的节点 * * T = O(1) */ void listDelNode(list *list, listNode *node) { // 处理前驱节点指针 if (node->prev) { node->prev->next = node->next; } else { list->head = node->next; } // 处理后继节点 if (node->next) { node->next->prev = node->prev; } else { list->tail = node->prev; } // 释放节点值 if (list->free) list->free(node->value); // 释放节点 free(node); // 更新列表节点数目 list->len --; }
迭代器
其实我对迭代器的概念非常陌生,因为我是纯c程序员,不会c++,这里直接跟着学了!
Redis针对list结构实现了一个迭代器,用于对链表进行遍历
迭代器的结构定义如下:
/** * 链表迭代器 */ typedef struct listIter { // 下一节点 listNode *next; // 迭代方向 int direction; } listIter;
direction决定了迭代器是沿着next指针向后迭代,还是沿着prev指针向前迭代,这个值可以是adlist.h中的AL_START_HEAD常量或AL_START_TAIL常量:
#define AL_START_HEAD 0 #define AL_START_TAIL 1
学习一下迭代器的api实现:
listIter *listGetIterator(list *list, int direction)
/** * 创建列表list的一个迭代器,迭代方向由参数direction决定 * * 每次对迭代器listNext(),迭代器返回列表的下一个节点 * * T = O(1) */ listIter *listGetIterator(list *list, int direction) { listIter *iter; iter = (listIter *)malloc(sizeof(listIter)); if (iter == NULL) return NULL; // 根据迭代器的方向,将迭代器的指针指向表头或者表尾 if (direction == AL_START_HEAD) { iter->next = list->head; } else { iter->next = list->tail; } // 记录方向 iter->direction = direction; return iter; }
void listRewind(list *list, listIter *li)
/** * 将迭代器iter的迭代指针倒回list的表头 * * T = O(1) */ void listRewind(list *list, listIter *li) { li->next = list->head; li->direction = AL_START_HEAD; }
void listRewindTail(list *list, listIter *li)
/** * 将迭代器iter的迭代指针倒回list的表尾 * * T = O(1) */ void listRewindTail(list *list, listIter *li) { li->next = list->tail; li->direction = AL_START_TAIL; }
listNode *listNext(listIter *iter)
/** * 函数要么返回当前节点,要么返回NULL,因此,常见的用法是: * iter = listGetIterator(list, <direction>); * while ((node = listNext(iter)) != NULL) { * doSomethingWith(listNodeValue(node)); * } * * T = O(1) */ listNode *listNext(listIter *iter) { listNode *current = iter->next; if (current != NULL) { // 根据迭代方向,选择节点 if (iter->direction == AL_START_HEAD) iter->next = current->next; else iter->next = current->prev; } return current; }
小结
虽然上面的代码我也都能实现,但是不得不概括redis的代码规范,写的真不错!!