Redis系列(二)底层数据结构之双端链表

前言

Redis 已经是大家耳熟能详的东西了,日常工作也都在使用,面试中也是高频的会涉及到,那么我们对它究竟了解有多深刻呢?

我读了几本 Redis 相关的书籍,尝试去了解它的具体实现,将一些底层的数据结构及实现原理记录下来。

本文将介绍 Redis 中最基础的 linkedlist(双端链表) 的实现方法。它是 Redis 的列表键的底层实现之一。

如果你对链表的基础定义没有一些了解的话,建议先去简单学习一下。

定义

链表,是一个非常常用的数据结构,在很多编程语言里都有实现,比如 Java 中的 LinkedList. 但是 C 语言没有。而 Redis 又需要频繁的使用链表,所以 Redis 自己实现了一个双端链表。

链表节点的定义:

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

通过这个节点,我们就可以构造出来一个链表了。

但是 Redis 为了更好的操作,封装了一个链表结构 list. 结构如下:

typedef struct list {
  // 表头结点
  listNode *head;
  // 表尾节点
  listNode *tail;
  // 链表所包含的节点数量
  unsigned long len;
  // 其他函数
  ...
}list;

list 结构为链表提供了表头指针 head, 表尾指针 tail, 以及链表长度的计数器 len. 来方便的对链表进行一个双端的遍历,或者查看链表长度。

下图是一个 list 结构,其中包含了三个 listNode.

2020-01-05-14-14-45

优劣

双向链表

从 listNode 的结构我们可以看到,包含了前直接点和后置节点。所以可以很方便的进行正向和反向的遍历。

无环链表

表头结点的 prev 指针和表尾结点的 next 指针都只想 null, 所以 Redis 的链表是一个无环链表。

带有头指针和尾指针

在 list 结构中,保存了当前链表的表头指针和表尾指针,因此可以快速的从头进行遍历或者从尾部开始遍历。

带有长度计数器

list 结构中保存了当前链表长度的长度,因此对链表长度的统计时间复杂度是 O(1).

总结

链表是一个比较常用的数据结构,在很多编程语言中都有实现,读者们接触也很多。因此本文没有专门去强调它的实现方法,而是大概介绍了下 Redis 中的链表的一个结构及其主要特性:

  1. Redis 的链表是双端链表。
  2. 封装了 list 结构,保存了链表的头尾指针以及链表长度。
  3. Redis 的链表是无环链表。

参考文章

《Redis 的设计与实现(第二版)》


完。

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