redis 系列——2、redis 鏈表原理

概述

上篇博客我簡單介紹了 redis 字符串的實現原理。除了字符串外，鏈表作爲一種常用的數據結構，提供了高效的節點重排能力以及順序性的節點訪問。redis 使用的C語言沒有內置鏈表結構，本篇博客我就來整理下 redis 鏈表類型的實現。

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redis 數據類型

redis 有以下五種常用的數據類型：

• String：字符串類型
• Hash：哈希類型
• list：鏈表類型
• set：集合類型
• zSet：有序集合類型

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1、List 鏈表類型

C語言默認是不支持鏈表的，redis 使用頭文件 adlish.h 中的 ListNode 表示單個鏈表結構：

typedef struct listNode {
    // 前置節點
    struct listNode * prev;
    // 後置節點
    struct listNode * next;
    // 節點的值
    void * value;
}listNode;

多個節點之間通過 prev 和 next 指針組成雙端鏈表，具體結構如下所示：

僅僅使用 ListNode 是可以組成鏈表，但使用 adlish.h 的 List 來持有鏈表的話，操作會更高效：

typedef struct list {
    // 表頭節點
    listNode * head;
    // 表尾節點
    listNode * tail;
    // 鏈表所包含的節點數量
    unsigned long len;
    // 節點值複製函數
    void *(*dup)(void *ptr);
    // 節點值釋放函數
    void (*free)(void *ptr);
    // 節點值對比函數
    int (*match)(void *ptr,void *key);
} list;

list 結構爲鏈表提供了表頭、表尾、鏈表節點數以及三個不同類型的函數：

• dup 函數用於複製鏈表節點所保存的值；
• free 函數用於釋放鏈表節點所保存的值；
• match函數則用於對比鏈表節點所保存的值和另一個輸入值是否相等

dup、free，match 是用於實現多態鏈表所需的類型特定函數。下面我們看一張 List 和 ListNode 合用的結構圖：

總結一下，redis 鏈表結構的實現有以下特性：

1. 雙向鏈接，獲取某個節點的前驅節點以及後記節點的時間複雜度都爲O(1)
2. 無環，head 的前驅節點以及 tail 的後繼節點都爲 NULL
3. 訪問鏈表頭節點和鏈表尾節點的時間複雜度都爲O(1)
4. 訪問鏈表長度的時間複雜度爲O(1)
5. 多態，鏈表節點使用 void* 指針來保存節點值，並可以通過 list 結構提供的 dup、free、match 三個屬性爲節點值設定特定類型函數，所以鏈表可以保存各種類型的值

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鏈表常用 API

下面我通過表格的形式給出 redis 鏈表常用的函數方法：

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鏈表用途

鏈表在 redis 中的用途非常廣泛。除了在 列表鍵 中使用外，很多其他功能也用到了鏈表。

• 鏈表鍵：當我們稱一個鍵爲列表鍵時，數據庫中該鍵鎖對應的值爲鏈表類型

redis 的發佈與訂閱、慢查詢、監視器等功能也用到了鏈表。redis 服務器本身還使用鏈表來保存多個客戶端的狀態信息，以及使用鏈表來構建客戶緩衝區。

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概述：

《redis設計與實現》黃健宏著