【Redis笔记】数据结构和对象:字典

字典:是保存键值对的抽象数据结构。 

在字典中,一个键(Key)可以和一个值(value)进行关联(键映射为值),这些关联的键和值就成键值对。

字典中的每个键是独一无二的,程序可以通过键来查找值,或者通过键来更新值,或者通过键删除整个键值对。

Redis字典的应用:
(1)Redis数据库使用字典作为底层实现,对数据库的增删改查操作也是构建在字典的操作之上。

(2)字典是哈希键底层实现之一。


Redis字典的实现:

字典使用哈希表作为底层实现,一个哈希表里面可以有多个哈希表节点,而每个哈希表节点保存了字典中的一个键值对。

哈希表结构定义:

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;

●table是一个数组,数组中的每个元素都是指向一个哈希表节点的指针,每个dicEntry结构保存着一个键值对。

●size属性记录了哈希表的大小,即table数组的大小。

●used属性记录了哈希表目前键值对的数量。

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●sizemask和哈希值一起决定一个键应该被放到table数组的哪个索引上面。

哈希表节点定义:

typedef struct dictEntry{
  //键
   void *key;
  //值
   union{
    void *val;
    uint64 _t u64;
    int64_t s64;
   }
  //指向下个哈希表节点,形成链表
  struct dictEntry *next;
}dictEntry;

● key属性保存着键值对中的键

●v属性保存着键值对中的值

●next属性是指向另一个哈希表节点的指针,这个指针可以将多个哈希表相同的键值对连接在一起,以此来解决哈希冲突的问题。

字典定义:

type属性是一个指向dictType结构的指针,每个dictType结构保存了一组用于操作特定类型键值对的函数。

privatedata属性保存了需要传给那些特定函数的可选参数

 ht属性是一个包含两个项的数组,数组中的每一个项都是一个dictht哈希表,一般情况下,字典只使用ht[0],ht[1]哈希表只会在对ht[0]哈希表进行rehash时使用。

如果当前在进行rehash,则rehashindex的值为rehash目前的进度;

如果当前没有在进行rehash,则rehashindex的值为-1;

哈希算法:

当要将一个新的键值对添加到字典里面时,程序需要先根据键值对的键计算出哈希值和索引值,

然后再根据索引值,将包含新键值对的哈希表节点放到哈希表数组的指定索引上面。

 解决键冲突(哈希冲突):

当有两个或以上的键被分配到了哈希表数组的同一个索引上面时,发送了冲突。

Redis的哈希表采用拉链法解决键冲突,每个哈希表节点都有一个next指针,多个哈希表节点可以用next指针构成一个单向链表,被分配到同一个索引上的多个节点可以用这个单向链表连接起来。

因为哈希节点组成的链表没有指向链表表尾的指针,所以为了速度考虑,程序总是将新节点添加到链表的表头位置。时间复杂度为O(1)。

Rehash:

随着操作的不断执行,哈希表保存的键值对会逐渐地增多或减少,为了让哈希表的负载因子维持在一个合理的范围内的,当哈希表保存的键值对数量太多或者太少时,程序需要对哈希表的大小进行相应的拓展或者收缩。

拓展和收缩哈希表的大小可以通过执行rehash操作来完成。

rehash步骤:

分配ht[1]空间,并把ht[0]的节点全部转移到ht[1]中。ht1,0互换

 渐进式rehash:

rehash动作不是一次性完成的,而是分多次渐进式把ht[0]的节点rehash到ht[1]。

如果一次性将这些键值对全部rehash到ht[1]的话,可能会导致服务器在一段时间内停止服务。

 渐进式rehash执行期间的哈希操作:

在渐进式rehash进行期间,字典的删除(delete),查找(find),更新(update)等操作会在两个哈希表上进行。

新添加的键值对一律被保存到ht[1]里面,而ht[0]则不再进行任何操作。

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转载自blog.csdn.net/m0_52043808/article/details/124285194