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,因为Redis使用的C语言并没有内置这种数据结构,所以Redis自己实现了链表。

链表在Redis中的应用非常广泛,比如列表的底层实现之一就是链表。当一个列表中包含的元素比较多时,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的底层实现。

除了列表之外,Redis中的发布与订阅、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。

在adlist.h中,链表节点的定义如下:

typedef struct listNode
{
struct listNode *prev;
struct listNode *next;
void *value;
} listNode;

多个listNode可以通过prev和next指针组成双向链表,如下图所示:

Redis源码解析:02链表-LMLPHP

在adlist.h中,还定义了链表结构:

typedef struct list
{
listNode *head;
listNode *tail;
void *(*dup)(void *ptr);
void (*free)(void *ptr);
int (*match)(void *ptr, void *key);
unsigned long len;
} list;

list结构为链表提供了头指针head、尾指针tail,以及链表长度计数器len,而函数指针dup,free和match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的值;

free函数用于释放链表节点的值;

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。

下图是由一个list结构和三个listNode结构组成的链表:

Redis源码解析:02链表-LMLPHP

Redis的链表实现的特性可以总结如下:

双向: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时间复杂度都是O(1);

无环:表头节点的prey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;

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和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。

adlist.c是链表的实现源码文件,其中的代码都比较简单。比较有意思的是它内部实现了一个链表迭代器listIter,它的结构体定义如下:

typedef struct listIter {
listNode *next;
int direction;
} listIter;

其中,next表示使用迭代器当前指向的链表节点,对迭代器调用next操作,就返回该指针,并将next指向下一个节点。direction就表示迭代器的迭代方向,如果direction为AL_START_HEAD,表示迭代器从head开始从左到右迭代;如果direction为AL_START_TAIL,则表示迭代器从tail开始从右到左迭代。

迭代器的主要代码如下:

listIter *listGetIterator(list *list, int direction)
{
listIter *iter; if ((iter = zmalloc(sizeof(*iter))) == NULL) return NULL;
if (direction == AL_START_HEAD)
iter->next = list->head;
else
iter->next = list->tail;
iter->direction = direction;
return iter;
} void listReleaseIterator(listIter *iter)
{
zfree(iter);
} void listRewind(list *list, listIter *li)
{
li->next = list->head;
li->direction = AL_START_HEAD;
} void listRewindTail(list *list, listIter *li)
{
li->next = list->tail;
li->direction = AL_START_TAIL;
} listNode *listNext(listIter *iter)
{
listNode *current = iter->next; if (current != NULL) {
if (iter->direction == AL_START_HEAD)
iter->next = current->next;
else
iter->next = current->prev;
}
return current;
}

下面是一个使用迭代器进行链表复制的函数listDup:

list *listDup(list *orig)
{
list *copy;
listIter *iter;
listNode *node; if ((copy = listCreate()) == NULL)
return NULL;
copy->dup = orig->dup;
copy->free = orig->free;
copy->match = orig->match;
iter = listGetIterator(orig, AL_START_HEAD);
while((node = listNext(iter)) != NULL) {
void *value; if (copy->dup) {
value = copy->dup(node->value);
if (value == NULL) {
listRelease(copy);
listReleaseIterator(iter);
return NULL;
}
} else
value = node->value;
if (listAddNodeTail(copy, value) == NULL) {
listRelease(copy);
listReleaseIterator(iter);
return NULL;
}
}
listReleaseIterator(iter);
return copy;
}

其他关于redis的list代码,可以参考:

https://github.com/gqtc/redis-3.0.5/blob/master/redis-3.0.5/src/adlist.c

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