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redis源碼分析系列文章
前言
hello，又見面了。不要問爲什麼，問就是勤勞。馬上要開啓爆更模式啦。在Redis中鏈表List的應用非常廣泛，但是Redis是採用C語言來寫，底層採用雙向鏈表實現（這邊提一嘴，如果是科班出身或者大學有學過數據結構的同學，可以划走啦）。我們今天的重點就是雙向鏈表。
API使用
先來使用一下API。如果之前有用過的同學，可以直接跳到下一小節。
lpush左側插入數據
使用lpush命令往list的左側中插入a，b，c三個字符，這邊注意順序，查詢出來的是c，b，a。下面會說爲什麼，先挖個坑。
rpush右側插入數據
使用rpush命令往list中插入d，e兩個字符，查詢出來的順序是和我們想的一樣，最後兩位是d，e。
刪除某個數據
使用lrem命令刪除a字符，那麼中間1代表什麼意思呢？其爲count，表示移除列表中與a相等的元素個數。即如果count>0，表示從表頭開始向表尾搜索，移除count個與a相等的元素。如果count<0，表示從表尾開始向表頭搜索，移除count個與a相等的元素。如果count=0，移除所有與a相等的元素，因爲是移除所有，所以不管從表頭還是表尾，結果是一樣的。
修改某個數據
使用lset命令將mylist的下標爲1的元素修改爲dd，原來list爲c ,b，d，e，修改後的結果爲c，dd，d，e。
具體邏輯圖
這邊看不懂沒關係，下面會針對每個模塊詳細說明。
雙向鏈表的定義
節點ListNode
包括頭指針prev，尾指針next，當前的值value，如下圖所示。每個節點都有兩個指針，既能從表頭根據尾指針找到表尾，又能從表尾根據頭指針prev找到表頭，如果將他們連起來，就構成了雙向鏈表。
具體代碼如下：
//定義鏈表節點的結構體 typedef struct listNode { //前面一個節點的指針 struct listNode *prev; //後面一個節點的指針 struct listNode *next; //當前節點的值的指針 ，因爲值的類型不確定 void *value; } listNode;
整體架構
包括頭指針head，尾指針tail，整個鏈表長度len，一些函數（個人認爲不重要，如果有知道的小夥伴歡迎評論），如下圖所示。頭指針head指向整個鏈表的第一個節點，尾指針tail指向整個鏈表的最後一個節點。
具體代碼如下：
//定義鏈表，對鏈表節點的再封裝 typedef struct list { listNode *head;//頭指針 listNode *tail;//尾指針 void *(*dup)(void *ptr);//節點拷貝函數 void (*free)(void *ptr);//釋放節點值函數 int (*match)(void *ptr, void *key);//判斷兩個節點是否相等函數 unsigned long len;//鏈表長度 } list;
雙向鏈表的實現
創建表頭
我們創建list表結構，首先需要判斷當前是否有可分配的空間來創建，使用zmalloc方法來分配空間，如果分配不了，則返回NULL，如果可以分配，則繼續。接着賦值list的頭節點head和尾節點tail爲NULL，len爲0，賦值相關函數爲NULL。最後返回結果list。
//創建一個表頭，返回值是鏈表結構的指針 list *listCreate(void) { struct list *list; //嘗試分配空間 if ((list = zmalloc(sizeof(*list))) == NULL) return NULL; //相關屬性賦值 list->head = list->tail = NULL; list->len = 0; list->dup = NULL; list->free = NULL; list->match = NULL; //最終結果返回 return list; }
清空表
傳入list的指針，首先定義當前節點current，使其指向頭指針，定義len，使其等於list的長度。接着進行循環，每次len減一，定義新節點next，始終指向當前節點current的下一個節點，如果有值，則釋放該節點，當前節點current後移，next節點同樣後移。直到len爲0，釋放完所有節點，退出循環。最後賦值list的頭節點head和尾節點tail爲NULL，len爲0。
注意：這邊和SDS一樣，清空並不是直接刪除list，而是刪除其數據，外層的list結構仍然存在。這其實上是惰性刪除。
void listEmpty(list *list) { unsigned long len; //定義兩個節點指針current和next listNode *current, *next; //當前節點指針current指向list的頭節點位置，即list的第一個數據 current = list->head; //len爲list的長度 len = list->len; //開始循環，每次len減1 while(len--) { //先讓下一個指針指向下一個節點，因爲底下直接釋放當前節點，如果不在此處複製，底下就獲取不到了 next = current->next; //釋放當前節點的值 if (list->free) list->free(current->value); //釋放當前節點 zfree(current); //當前節點等於剛纔的下一個節點next，即開始往後移，開始下一輪循環 current = next; } //釋放完給頭指針head,尾指針tail賦值爲NULL list->head = list->tail = NULL; //len賦值0 list->len = 0; }
添加元素到表頭
添加元素到表頭，首先新建一個新節點node，判斷是否有內存分配，如果有，則繼續，如果沒有，則返回NULL，退出方法。這邊新節點是用來存在輸入參數中的value的，所以需要內存。接着將新節點node的value值賦值爲輸入參數value。最後需要調整list的頭指針，尾指針，原來第一個節點的指針情況（這邊看下圖，描述起來有點混亂，圖片一目瞭然）。最最後，就是list的len加1，返回list。
舉個例子，如果要在list中插入節點f，首先將節點的頭指針賦值爲空（對應步驟1），然後將新節點的尾指針next指向第一個節點（對應步驟2），將第一個節點的prev指向新節點（對應步驟3），最後將list的頭指針head指向新節點（對應步驟4）。這邊需要注意的是，步驟2和步驟3需要在步驟4前面，不然會找到第一個節點。
具體代碼如下：
//添加一個元素到表頭 list *listAddNodeHead(list *list, void *value) { listNode *node; if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL) return NULL; node->value = value;//爲當前節點賦值 //如果當前list爲空 if (list->len == 0) { list->head = list->tail = node;//頭尾指針都指向改節點 node->prev = node->next = NULL;//當前節點的頭尾指針都爲null } else {//如果當前list不爲空 node->prev = NULL;//新節點的頭指針爲null node->next = list->head;//新節點的尾指針指向原來的尾指針 list->head->prev = node;//原來的第一個節點的頭指針指向新節點 list->head = node;//鏈表的頭指針指向新節點 } list->len++;//list長度+1 return list; }
添加元素到表尾
添加元素到表尾，首先新建一個新節點node，判斷是否有內存分配，如果有，則繼續，如果沒有，則返回NULL，退出方法。這邊新節點是用來存在輸入參數中的value的，所以需要內存。接着將新節點node的value值賦值爲輸入參數value。最後需要調整list的頭指針，尾指針，原來最後一個節點的指針情況（這邊看下圖，描述起來有點混亂，圖片一目瞭然）。最最後，就是list的len加1，返回list。
舉個例子，如果要在list中插入節點f，首先將節點的尾指針賦值爲空（對應步驟1），然後將新節點的頭指針指向最後一個節點（對應步驟2），將最後一個節點的next指向新節點（對應步驟3），最後將list的尾指針tail指向新節點（對應步驟4）。
步驟如下：
//添加元素到表尾 list *listAddNodeTail(list *list, void *value) { //新建節點node listNode *node; //嘗試分配內存 if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL) return NULL; //爲新節點node賦值 node->value = value; //調整指針 if (list->len == 0) { list->head = list->tail = node; node->prev = node->next = NULL; } else { node->prev = list->tail; node->next = NULL; list->tail->next = node; list->tail = node; } //len加1 list->len++; return list; }
插入
爲list的某個節點old_node的after（前後）查詢新值value，首先新建一個新節點node，判斷是否有內存分配，如果有，則繼續，如果沒有，則返回NULL，退出方法。這邊新節點是用來存在輸入參數中的value的，所以需要內存。（這段話是不是聽的耳朵都起繭子啦🤣）接着根據after的值確定是在節點old_node的前面插入新數據，還是在節點old_node的後面插入新數據，具體的是指針的調整。最後len加1，返回list。
//在list的某個位置old_node的after(前後)插入value值 list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) { listNode *node; if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL) return NULL; node->value = value; if (after) {//大於0，後面插入新節點 node->prev = old_node; node->next = old_node->next; if (list->tail == old_node) { list->tail = node; } } else {//小於0，前面插入新節點 node->next = old_node; node->prev = old_node->prev; if (list->head == old_node) { list->head = node; } } if (node->prev != NULL) { node->prev->next = node; } if (node->next != NULL) { node->next->prev = node; } list->len++; return list; }
刪除
從list中刪除節點node，如果該節點的前面存在節點，使其前面一個節點的next指針指向node後面一個節點的地址，其實就是跳過了node節點，如果該節點的前面不存在節點，則將list的頭指針指向node的下一節點地址。同樣的，如果該節點的後面存在節點，邏輯一樣的。最後釋放要刪除的節點node內存，len減1。
//從鏈表list中刪除某個節點node void listDelNode(list *list, listNode *node) { //如果該節點的前面存在節點 if (node->prev) node->prev->next = node->next; else list->head = node->next; //如果該節點的前面存在節點 if (node->next) node->next->prev = node->prev; else list->tail = node->prev; //釋放當前節點node的值 if (list->free) list->free(node->value); //釋放內存 zfree(node); //len-1 list->len--; }
總結
該篇主要講了Redis的list數據類型的底層實現雙向鏈表adlist，先從list的一些API使用，引出雙向鏈表數據結構，進而結合源碼對雙向鏈表進行描述，包括節點listNode和list的頭指針和尾指針，最後針對list的往表頭插入元素，往表尾插入元素，刪除，修改等方法進行源碼解析，使其對雙向鏈表有更清晰的認識。
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好了，拜拜咯。