一、简介

Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面可以有多个哈希表节点，而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对。

在这里插入图片描述

1.1 结构体

1.1.1 字典
typedef struct dict {
    // 类型特定函数
    dictType *type;

     // 私有数据
    void *privdata;

     // 哈希表，通常使用ht[0]，在rehash时将会使用ht[1]
    dictht ht[2];
 
    // rehash 索引
    // 当 rehash 不在进行时，值为 -1
    int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */

     // 目前正在运行的安全迭代器的数量

    int iterators; /* number of iterators currently running */

 } dict;
1.1.2 哈希表
typedef struct dictht {
    // 哈希表数组，这个数组存放的是dictEntry链表的指针
    dictEntry **table;

     // 哈希表大小
    unsigned long size;

    // 哈希表大小掩码，用于计算索引值
    // 总是等于 size - 1，hash表的大小是2次幂的值
    unsigned long sizemask;
 
    // 该哈希表已有节点的数量
    unsigned long used;
 
} dictht;
1.1.3 哈希表节点
typedef struct dictEntry {
    //hash键值对的key值指针
    void *key;
    //hash键值对的value
    union {
        //用于复杂类型值
        void *val;
        //无符号整数
        uint64_t u64;
        //有符号整数
        int64_t s64;
    } v;

    // 指向下个哈希表节点，形成链表
    struct dictEntry *next;

 } dictEntry;
 
/*
 * 字典类型特定函数
 */
typedef struct dictType {
     // 计算哈希值的函数
    unsigned int (*hashFunction)(const void *key);

     // 复制键的函数
    void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);

     // 复制值的函数
    void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);

     // 对比键的函数
    int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);

    // 销毁键的函数
    void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);

    // 销毁值的函数
    void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
 
} dictType;

1.2 重点

扩展或收缩哈希表需要将ht[0]里面的所有键值对rehash到ht[1]里面，但是，这个rehash动作并不是一次性、集中式地完成的，而是分多次、渐进式地完成的。

这样做的原因在于，如果ht[0]里只保存着四个键值对，那么服务器可以在瞬间就将这些键值对全部rehash到ht[1]；但是，如果哈希表里保存的键值对数量不是四个，
而是四百万、四千万甚至四亿个键值对，那么要一次性将这些键值对全部rehash到ht[1]的话，庞大的计算量可能会导致服务器在一段时间内停止服务。
因此，为了避免rehash对服务器性能造成影响，服务器不是一次性将ht[0]里面的所有键值对全部rehash到ht[1]，而是分多次、渐进式地将ht[0]里面的键值对慢慢地rehash到ht[1]。
以下是哈希表渐进式rehash的详细步骤：

  1. 为ht[1]分配空间，让字典同时持有ht[0]和ht[1]两个哈希表.
  2. 在字典中维持一个索引计数器变量rehashidx，并将它的值设置为0，表示rehash工作正式开始。
  3. 在rehash进行期间，每次对字典执行添加、删除、查找或者更新操作时，程序除了执行指定的操作以外，还会顺带将ht[0]哈希表在rehashidx索引上的所有键值对rehash到ht[1]，
    当rehash工作完成之后，程序将rehashidx属性的值增一。
  4. 随着字典操作的不断执行，最终在某个时间点上，ht[0]的所有键值对都会被rehash至ht[1]，这时程序将rehashidx属性的值设为-1，表示rehash操作已完成。

渐进式rehash的好处在于它采取分而治之的方式，将rehash键值对所需的计算工作均摊到对字典的每个添加、删除、查找和更新操作上，从而避免了集中式rehash而带来的庞大计算量

因为在进行渐进式rehash的过程中，字典会同时使用ht[0]和ht[1]两个哈希表，所以在渐进式rehash进行期间，字典的删除（delete）、查找（find）、更新（update）等操作会在两
个哈希表上进行。例如，要在字典里面查找一个键的话，程序会先在ht[0]里面进行查找，如果没找到的话，就会继续到ht[1]里面进行查找，诸如此类。
另外，在渐进式rehash执行期间，新添加到字典的键值对一律会被保存到ht[1]里面，而ht[0]则不再进行任何添加操作，这一措施保证了ht[0]包含的键值对数量会只减不增，
并随着rehash操作的执行而最终变成空表。