redis學習-字典

基本說明

1. 字典，是一種用於保存鍵值對的抽象數據結構。
2. 字典在redis中的應用相當廣泛，
   1. 比如redis的數據庫就是使用字典來作爲底層實現。
      比如我執行命令：
      set msg “hello world”
      實際上就是保存在數據庫的字典裏面的。
   2. 哈希鍵的底層實現也是字典。

字典的實現

Redis的字典使用哈希表作爲底層實現，一個哈希表裏面有很多哈希表節點，每個哈希表節點就保存了字典中的一個鍵值對。

首先是哈希表節點

typedef struct dictEntry{
    //鍵
    void *key;
    //值
    union{
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    }v;
    //指向下一個哈希表節點，形成一個鏈表
    struct dictEntry *next;
}dictEntry;

1. 每個哈希表節點都保存一個鍵值對
2. key表示鍵，而v屬性則保存着鍵值對中的值，其中鍵值對的值可以是一個指針，或者是一個uint64_t整數，又或者是一個int64_t整數(共佔一段最大的內存）。

哈希表結構

typedef struct dictht{
    //哈希表數組
    dictEntry **table;
    
    //哈希表的大小
    unsigned long size;
    
    //哈希表大小掩碼，用於計算索引值，總是等於size-1
    unsigned long sizemask;
	//哈希表已有節點的數量
	unsigned long used;
}dictht;

1. table屬性是一個數組，每一個指向一個dict.h/dictEntry結構的指針，每個dictEntry結構保存一個鍵值對和一個指向下一個鍵值對的指針。
2. size記錄了哈希表的大小，即table數組的大小。
3. used記錄了哈希表目前已有節點的數量

字典結構

typedef struct dictType{
    //計算哈希值的函數
    unsigned int (*hashFuntion)(const void *key);
    
    //複製鍵的函數
    void *(*keyDup)(void *privdata,const void *key);
    
    //複製值的函數
    void *(*valDup)(void *privdata,const void *obj);
    
    //對比鍵的函數
    void (*keyCompare)(void *privdata,const void *key1,const void *key2);
    
    //銷燬鍵的函數
    void (*keyDestructor)(void *privdata,const void *key1,const void *key2);
    
    //銷燬值的函數
    void (*valDestructor)(void *privdata,void *obj);
    
}dictType;

typedef struct dict{
    //類型特定的函數
    dictType *type;
    
    //私有數據
    void *privdata;
    
    //哈希表
    dictht ht[2];
    
    //refresh索引，當refresh不在進行時，值爲-1
    int trehashidx;
}dict;

1. type屬性是一個指向dictType結構的指針，每一個dictType結構保存了一簇用於操作特定鍵值對的函數，redis會爲用途不同的字典設置不同的類型特定的函數。
2. privdata屬性則保存了需要傳給那些特定函數的可選參數。
3. ht保存兩個項的數組，數組中的每個項都是一個dictht哈希表，一般情況下，字典只使用ht[0]哈希表，ht[1]哈希表只會在對ht[0]哈希表進行rehash時使用
4. rehashidx記錄了rehash的進度，如果目前沒有在進行rehash，那麼它的值爲-1.

哈希算法

1. 將一個新的鍵值對添加字典裏面，首先是用hash算法計算哈希值和索引值：
   hash = dict->type->hashFunction(k0);
2. 假設計算出的hash值爲8，那麼程序會繼續使用語句：
   index = hash&dict->ht[0].sizemask = 8 & 3 = 0

refresh操作

1. 爲字典ht[1]哈希表分配空間，空間大小爲第一個大於等於ht[0].used*2的2^n
2. 然後將ht[0]上的值都映射到th[1]中，之後釋放ht[0]，再把ht[0]指向ht[1]，ht[1]指向空白哈希表

漸進式refresh

當refresh時，不併不是一下子轉移的，比如當鍵值對太多的時候，這個時候就需要使用標誌rehashhidx，步驟如下：

1. 爲ht[0]分配空間，讓字典同時次優ht[0]和ht[1]兩個哈希表
2. 在字典維持一個索引計數器變量rehashidx，並將它的值設置爲0，表示rehash工作正式開始
3. 在rehash進行期間，每次對字典執行添加，刪除，查找或者更新操作時，程序除了執行指定的操作以外，還會順帶將rehashidx索引值加一，代表已經轉移到第幾個鍵值對數組了
4. 全部轉移完成後，rehashidx值變爲-1

在rehash操作的期間，如果有增刪改查，就會先在ht[0]查找，如果沒有再到ht[1]中尋找。