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Redis的数据结构

Redis的数据结构

作者: 抬头就是阳光_ | 来源:发表于2021-07-31 22:57 被阅读0次

    引言

    前期我们了解了Redis的诞生背景,今天我们来探索下它的数据结构,一步步走近它的世界。

    字符串类型 

    redis中使用SDS(simple dynamic string),自己构建的一种名为简单动态字符串的抽象类型来表示字符串,区别于C语言字符串,以下简称C字符串。

    1、SDS的定义

    struct sdshdr {

        // 记录buf数组中已经使用字节的数量,等于SDS所保存字符串的长度 

        int len;

        // 记录buf数组中未使用字节的长度

        int free;

        // 字节数据,用于保存字符串

        char buf[];

    }

    2、SDS与C字符串的区别、

    1、C字符串获取长度的复杂度为O(N),SDS获取字符串长度的复杂度为O(1)。保证了redis获取字符串的长度不会成为瓶颈;

    2、C字符串底层实现是一个N+1个字符长的数组,每次字符串长度发生改变,都意味着要对数组进行一次重新分配,且容易造成缓冲区溢;

    3、SDS则会进行空间预分配:自身长度不够的情况下,当拼接字符串后长度小于1M,SDS的buf长度自动扩大1倍加1(空格),长度大于1M,每次扩展空间为加1M。

          同时SDS有惰性空间释放的特征,当缩短字符串的时候,SDS会利用free记录未使用的空间,以备将来扩展使用;

    4、二进制安全:C字符串除了字符串末尾之外,中间不可以包含空格,意味着它只能存放文本数据,而不能像SDS一样 ,支持图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。

    链表

    1、链表的定义

    // 每一个链表节点都使用adlist.h/listNode结构来表示

    typedef struct listNode {

        // 前置节点

        struct listNode * prev;

        // 后置节点

        struct listNode * next;

        // 节点的值

        void *value;

    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);

    特点:

    1、双端链表:获取某节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O(1);

    2、无环:表头节点的prev指针和表尾节点的next指针都指向NULL,对链表的访问以NULL为终点;

    3、带表头指针和表尾指针:通过list结构的head和tail,获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度都是O(1);

    4、带链表长度计数器:获取链表中节点数量的复杂度是O(1);

    5、多态:链表节点使用void*指针来保存节点的值,并且可以通过list节点的dup、free、matct三个属性为节点值设置类型特定的函数,所以链表可以用来保存各种不同类型的值。

    哈希

    是一个Mapmap,指值本身又是一种键值对结构,如 value={{field1,value1},......fieldN,valueN}}


    1、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;

    }

    typedef struct dictEntry {

        // 健

        void *key;

        // 值

        union {

            void *val;

            uint64_tu64;

            int64_ts64;

        }

        // 指向下一个哈希表节点,形成链表

        struct dictEntry *next;

    }

    next属性可以将多个哈希值相同的键值对链接在一起,以此来解决键冲突

    2、rehash(渐进式)

    负载因子 = 哈希表已保存节点数量 / 哈希表大小;

    load_factor < 0.1,程序对hash表执行收缩操作;

    当服务器目前没有在执行BGSAVE或者BGREWRITEAOF,并且load_factor > =1;或则服务器目前正在在执行BGSAVE或者BGREWRITEAOF,并且load_factor > =5,hash扩容


    集合

    特点

    集合类型也是用来保存多个字符串的元素,但和列表不同的是集合中 

    1. 不允许有重复的元素;

    2.集合中的元素是无序的,不能通过索引下标获取元素;

    3.支持集合间的操作,可以取多个集合取交集、并集、差集。

    有序集合

    1、数据结构

    typedef struct zskiplistNode {

        // 层

        struct zskiplistLevel {

            // 前进指针

            struct zskiplistNode *forward;

            // 跨度

            unsigned int span;

        } level[];

        // 后退指针

        struct zskiplistNode *backward;

        // 分值

        double score;

        // 成员对象

        rodj *obj;

    }    zskiplistNode

    2、特点

    有序集合和集合有着必然的联系,保留了集合不能有重复成员的特性,区别是,有序集合中的元素是可以排序的,它给每个元素设置一个分数,作为排序的依据。

    (有序集合中的元素不可以重复,但是score 分数 可以重复,就和一个班里的同学学号不能重复,但考试成绩可以相同)

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