Redis数据类型之字典

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redis的字典

字典又称符号表(symbol table)，关联数组(associative array)，或者映射(map)。是用于保存键值对的一种抽象数据结构。
字典的key是唯一的，对键值对的操作基本都是基于key来操作的。redis中的数据库底层是使用字典来实现的，对于数据库的增删改查都是基于字典来实现的。redis的哈希键也是基于字典来实现的。

具体的实现是在src下的dict.h和dict.c文件

字典的数据结构

哈希表结点

/*
 * 哈希表节点
 */
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;

哈希表的数据结构

/*
 * 哈希表
 */
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;

字典的数据结构

/*
 * 字典
 */
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 */

    // 目前正在运行的安全迭代器的数量
    int iterators; /* number of iterators currently running */

} dict;

其中的dictType是一个struct

/*
 * 字典类型特定函数
 */
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;

    // 哈希表
    dictht ht[2];

这里的ht是一个包含两项数据的数组，数组的每一项都是一个dictht哈希表，一般情况下，只使用ht[0]，ht[1]是在rehash的情况下使用。

哈希算法

当需要向字典添加一对键值对时，程序首先根据字典的key计算出hash值和索引值，然后根据索引值，将包含新键值对的哈希表结点放到哈希数组指定的索引位置上。

redis计算hash值和索引的方法如下

// 计算给定键的哈希值
#define dictHashKey(d, key) (d)->type->hashFunction(key)
 // 计算索引值
idx = h & d->ht[table].sizemask;

哈希冲突

当两个或者两个以上的键被分配到哈希数组的同一个索引上，被称为哈希冲突。

哈希冲突的解决方法：

1. 开放定址法(包括线性探查法、线性补偿探测法、随机探测)
2. 拉链法，又称链地址法

redis如何解决哈希冲突？
链地址法，每个哈希表结点都有一个next指针域，多个哈希表结点可以构成一个单链表，被分配到同一个索引的键可以使用这个next指针连起来，从而解决哈希冲突。