Redis底层数据结构-链表

1. 概述

• 链表提供了高效的节点重排能力，以及顺序性的节点访问方式，并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。

• 作为一种常用数据结构，链表内置在很多高级的编程语言里面，因为Redis使用的C语言并没有内置这种数据结构，所以Redis构建了自己的链表实现。

• 链表在Redis 中的应用非常广泛，比如列表键的底层实现之一就是链表。当一个列表键包含了数量比较多的元素，又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串时，Redis就会使用链表作为列表键的底层实现。

• 除了链表键之外，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端输出缓冲区output buffer )。

2. 链表和链表节点的实现

• 每个链表节点使用一个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;
    
}listNode;

• 仅有多个链表节点可以组成链表

•  使用adlist.h/list来持有链表，操作起来会更方便

list结构为链表提供了表头指针head、表尾指针tail，以及链表长度计数器len,而dup、 free和 match 成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数:

1. dup函数用于复制链表节点所保存的值
2. free函数用于释放链表节点所保存的值
3. 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

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;

如下一个list结构和三个listNode结构组成的链表

•  Redis中链表实现的特性总结

双端:链表节点带有prev和next指针，获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是O(1)。

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。

带表头指针和表尾指针:通过list结构的head指针和tail指针，程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为O(1)。

带链表长度计数器:程序使用list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数，程序获取链表中节点数量的复杂度为O(1)。

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

 3. 链表和链表节点的API

• 常用的API如下表