【Redi设计与实现】第三章：链表

小咪咪 2023-01-19 03:21 52阅读 0赞

> 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的调整链表的长度。

链表在Redis中的应用十分的广泛，比如列表键的底层实现之一就是链表。当一个列表键包含来数量比较多的元素，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。

## 3.1 链表和链表节点的实现 ##

每个链表节点使用一个 `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;

多个listNode可以通过prev和next指针组成双端链表，如图所示：  
![在这里插入图片描述][20210507152603398.png]  
虽然，使用多个listNode就可以组成链表，但使用下面的list组成链表，操作起来更加的方便。

typedef struct list {
        
    	// 链表的头节点
    	listNode * head;
    	// 链表的尾节点
    	listNode * tail;
    	// 链表包含的节点的数量
    	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;

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、match成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数：

*  dup函数用于复制链表节点所保存的值；
 *  free函数用于释放链表节点所保存的值；
 *  match函数则对比链表节点所保存的值和输入的值是否相等。

如图所示，由一个list结构和三个listNode结构组成的链表。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTE1NDM5_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
Redis的链表实现的特征可以总结如下：

*  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时间复杂度为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技术，程序获取链表中的节点的数量的时间复杂度为O(1)。
 *  多态：链表节点使用void \*指针保存节点值，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，所以，链表可以保存不同类型的值。

## 3.2 链表和链表节点的API ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTE1NDM5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 3.3 重点回顾 ##

*  链表被广泛用于实现redis的各种功能，比如列表键、发布订阅、慢查询、监视器。
 *  每个链表节点由一个listNode结构来表示，每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针，所以Redis的链表实现的是双向链表。
 *  每个链表使用一个list来表示，这个结构带有表头指针、表尾指针，以及链表的长度等信息。
 *  因为链表头节点的前置节点的prev和后置节点的next都指向NULL，所以Redis实现的是无环链表。
 *  通过为链表设置不同的类型特定函数，Redis的链表可以用于存储各种不同类型的值。

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