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）。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 4-1 一个空的哈希表"; rankdir = LR; // node [shape = record]; dictht [label = " dictht | table | size \n 4 | sizemask \n 3 | used \n 0"]; table [label = " dictEntry*[4] | <0> 0 | <1> 1 | <2> 2 | <3> 3 "]; // node [shape = plaintext, label = "NULL"]; null0; null1; null2; null3; // dictht:table -> table:head; table:0 -> null0; table:1 -> null1; table:2 -> null2; table:3 -> null3; } 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。 .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 4-2 连接在一起的键 k1 和键 k0"; rankdir = LR; // node [shape = record]; dictht [label = " dictht |
table | size \n 4 | sizemask \n 3 | used \n 2"]; table [label = " dictEntry*[4] | <0> 0 | <1> 1 | <2> 2 | <3> 3 "]; dictEntry0 [label = " dictEntry | { k0 | v0 }"]; dictEntry1 [label = " dictEntry | { k1 | v1 }"]; // node [shape = plaintext, label = "NULL"]; null0; null1; null2; null3; // dictht:table -> table:head; table:0 -> null0; table:1 -> null1; table:2 -> dictEntry1; dictEntry1 -> dictEntry0 -> null2 [label = "next"]; table:3 -> null3; } 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： .. graphviz:: digraph { label = "\n 图 4-3 普通状态下的字典"; rankdir = LR; // node [shape = record]; dict [label = " dict | type | privdata | ht | rehashidx \n -1 "]; dictht0 [label = " dictht |
table | size \n 4 | sizemask \n 3 | used \n 2"]; dictht1 [label = " dictht |
table | size \n 0 | sizemask \n 0 | used \n 0"]; table0 [label = " dictEntry*[4] | <0> 0 | <1> 1 | <2> 2 | <3> 3 "]; table1 [label = "NULL", shape = plaintext]; dictEntry0 [label = " dictEntry | { k0 | v0 }"]; dictEntry1 [label = " dictEntry | { k1 | v1 }"]; // node [shape = plaintext, label = "NULL"]; null0; null1; null2; null3; // dict:ht -> dictht0:head [label = "ht[0]"]; dict:ht -> dictht1:head [label = "ht[1]"]; dictht0:table -> table0:head; dictht1:table -> table1; table0:0 -> null0; table0:1 -> dictEntry0:head -> null1; table0:2 -> null2; table0:3 -> dictEntry1:head -> null3; }