Redis 字典的实现
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。
接下来的三个小节将分别介绍 Redis 的哈希表、哈希表节点、以及字典的实现。
哈希表
Redis 字典所使用的哈希表由 dict.h/dictht
结构定义:
typedef struct dictht { // 哈希表数组 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 unsigned long sizemask; // 该哈希表已有节点的数量 unsigned long used; } dictht;
table
属性是一个数组, 数组中的每个元素都是一个指向 dict.h/dictEntry
结构的指针, 每个 dictEntry
结构保存着一个键值对。
size
属性记录了哈希表的大小, 也即是 table
数组的大小, 而 used
属性则记录了哈希表目前已有节点(键值对)的数量。
sizemask
属性的值总是等于 size - 1
, 这个属性和哈希值一起决定一个键应该被放到 table
数组的哪个索引上面。
图 4-1 展示了一个大小为 4
的空哈希表 (没有包含任何键值对)。
哈希表节点
哈希表节点使用 dictEntry
结构表示, 每个 dictEntry
结构都保存着一个键值对:
typedef struct dictEntry { // 键 void *key; // 值 union { void *val; uint64_t u64; int64_t s64; } v; // 指向下个哈希表节点,形成链表 struct dictEntry *next; } dictEntry;
key
属性保存着键值对中的键, 而 v
属性则保存着键值对中的值, 其中键值对的值可以是一个指针, 或者是一个 uint64_t
整数, 又或者是一个 int64_t
整数。
next
属性是指向另一个哈希表节点的指针, 这个指针可以将多个哈希值相同的键值对连接在一次, 以此来解决键冲突(collision)的问题。
举个例子, 图 4-2 就展示了如何通过 next
指针, 将两个索引值相同的键 k1
和 k0
连接在一起。
字典
Redis 中的字典由 dict.h/dict
结构表示:
typedef struct dict { // 类型特定函数 dictType *type; // 私有数据 void *privdata; // 哈希表 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 */ } dict;
type
属性和 privdata
属性是针对不同类型的键值对, 为创建多态字典而设置的:
type
属性是一个指向dictType
结构的指针, 每个dictType
结构保存了一簇用于操作特定类型键值对的函数, Redis 会为用途不同的字典设置不同的类型特定函数。- 而
privdata
属性则保存了需要传给那些类型特定函数的可选参数。
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;
ht
属性是一个包含两个项的数组, 数组中的每个项都是一个 dictht
哈希表, 一般情况下, 字典只使用 ht[0]
哈希表, ht[1]
哈希表只会在对 ht[0]
哈希表进行 rehash 时使用。
除了 ht[1]
之外, 另一个和 rehash 有关的属性就是 rehashidx
: 它记录了 rehash 目前的进度, 如果目前没有在进行 rehash , 那么它的值为 -1
。
图 4-3 展示了一个普通状态下(没有进行 rehash)的字典: