【Redis】Redis数据类型底层结构

参考：《Redis设计与实现》

RedisObject

Redis底层的所有数据结构：都是基于对象的；RedisObject

• 类型；
• 编码；
• 指向实际数据的指针；

typedef struct redisObject{
    // 类型
    unsigned type:4;
    // 编码
    unsigned encoding:4;
    // 指向底层实现数据结构的指针
    void *ptr;
}

• type：记录是什么类型（String，List，Hah表，set，Zset）

• encoding：对象使用的编码；

• *ptr：数据指针（比如String，ptr就指向了一个SDS动态字符串）

一个String类型数据如下图：

String

Redis的字符串底层使用SDS（动态字符串），而不是C语言的字符串；

// SDS的定义
strcut sdshdr{
    // 记录字符串长度
    int len;
    // 记录未使用的buf；
    int free;
    // 字符串数组，存放实际的字符串
    char buf[];
}

为什么不使用C的字符串？

C字符串	SDS
获取字符串长度复杂度：O(N)	获取字符串长度复杂度：O(1)
不安全，可能缓冲区溢出	安全，不会溢出，不会泄露
修改字符串，必须执行N次内存的重新分配	修改字符串，除非是全部改需要N次内存分配

跳跃表

是一种有序数据结构，通过每个节点中维持多个指向其他节点指针，达到快速访问；

多个节点指针：意味着跳跃表的层数；

• 层：每个节点的多个指针，是一个指针集合List；同层之前指针关联；
• 前进指针：每一层的从头指向后面的指针；
• 跨度：记录两个节点间的距离；
• 后退指针：每个节点，只有一个后退指针，也就是全部后退指针相当于一个单链表；
• 分值Score：跳跃表，按照Score大小排序；
• 成员：也就是此节点的value；

复杂度：增删改查O（logn），最坏O（n）

结构源码：

// zset结构
typedef struct zskiplist{
    // 头节点，尾节点
    structz skiplisNode *header , *tail;
    // 节点数量
    unsigned long length;
    // 最大的节点层数；
    int level;
}

// 跳跃表的结构
typedef struct skiplisNode{
	// 层：是一个节点集合
    struct zskiplistLevel{
        // 前进指针
        struct zskiplistNode *forward;
        // 跨度
        unsigned int span;
    } level[];
	// 后退指针
    struct zskiplistNode *backward;
    // 分值
    double score;
    // 成员对象
    robj *obj;

}

Hash表

RedisObject中的ptr指针，指向的就是哈希对象：

typedef struct dict{
    // 指向对哈希表操作的函数
    dictType *type;
    // 私有数据
    void *privdata;
    // ht[1]指向真正的哈希表结构,ht[2]用于备用扩容，指向正在扩容的哈希表
    dictht ht[2];
    // 是否在rehash：如果不在rehash，此值为-1；
    int trehashidx;
}

哈希表：

typedef struct dictht{
    // 哈希数组
    dictEntry **table;
    // 哈希表大小
    unsigned long size;
    // 记录尾部：size-1
    unsigned long sizemask;
    // 已使用的大小
    unsigned long used;
}

哈希节点对象：

typedef struct dictEntry{
    // key
    void *key;
    // value
    union{
        void *val;
        unit64_tu64;
        int64_ts64;
    } v;
    // next指针
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

• 上面的整个哈希表，出现了哈希冲突，使用链地址法解决哈希冲突；

哈希表的扩容