redis 系列——2、redis 链表原理

概述

上篇博客我简单介绍了 redis 字符串的实现原理。除了字符串外，链表作为一种常用的数据结构，提供了高效的节点重排能力以及顺序性的节点访问。redis 使用的C语言没有内置链表结构，本篇博客我就来整理下 redis 链表类型的实现。

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redis 数据类型

redis 有以下五种常用的数据类型：

• String：字符串类型
• Hash：哈希类型
• list：链表类型
• set：集合类型
• zSet：有序集合类型

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1、List 链表类型

C语言默认是不支持链表的，redis 使用头文件 adlish.h 中的 ListNode 表示单个链表结构：

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

多个节点之间通过 prev 和 next 指针组成双端链表，具体结构如下所示：

仅仅使用 ListNode 是可以组成链表，但使用 adlish.h 的 List 来持有链表的话，操作会更高效：

typedef struct list {
    // 表头节点
    listNode * head;
    // 表尾节点
    listNode * tail;
    // 链表所包含的节点数量
    unsigned long len;
    // 节点值复制函数
    void *(*dup)(void *ptr);
    // 节点值释放函数
    void (*free)(void *ptr);
    // 节点值对比函数
    int (*match)(void *ptr,void *key);
} list;

list 结构为链表提供了表头、表尾、链表节点数以及三个不同类型的函数：

• dup 函数用于复制链表节点所保存的值；
• free 函数用于释放链表节点所保存的值；
• match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等

dup、free，match 是用于实现多态链表所需的类型特定函数。下面我们看一张 List 和 ListNode 合用的结构图：

总结一下，redis 链表结构的实现有以下特性：

1. 双向链接，获取某个节点的前驱节点以及后记节点的时间复杂度都为O(1)
2. 无环，head 的前驱节点以及 tail 的后继节点都为 NULL
3. 访问链表头节点和链表尾节点的时间复杂度都为O(1)
4. 访问链表长度的时间复杂度为O(1)
5. 多态，链表节点使用 void* 指针来保存节点值，并可以通过 list 结构提供的 dup、free、match 三个属性为节点值设定特定类型函数，所以链表可以保存各种类型的值

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链表常用 API

下面我通过表格的形式给出 redis 链表常用的函数方法：

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链表用途

链表在 redis 中的用途非常广泛。除了在 列表键 中使用外，很多其他功能也用到了链表。

• 链表键：当我们称一个键为列表键时，数据库中该键锁对应的值为链表类型

redis 的发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表。redis 服务器本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息，以及使用链表来构建客户缓冲区。

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概述：

《redis设计与实现》黄健宏著