Redis研究-3.1 数据结构之链表
咱们知道，数据结构中，链表的最大好处就是能高效的实现动态增、删、改，缺点就是遍历访问比较慢，所以，在Redis中，不少功能的底层实现都是基于链表的，由于Redis是基于C语言来写的，因此只能本身实现本身的链表结构。对于一个常规的双向链表节点，咱们一般使用下面的方式来定义： java
typedef struct Node{
void *value;
struct Node *prev;
struct Node *next;
}Node;
Redis中，在adlist.h中也是这样子定义的 node
typedef struct listNode {
// 前置节点
struct listNode *prev;
// 后置节点
struct listNode *next;
// 节点的值
void *value;
} listNode;
上面的node定义就是链表的每一个元素了。在Redis中，同时定义了一个双向链表，并给这个链表定义了三个操做函数（方法）： 数据结构
typedef struct list {
// 表头节点
listNode *head;
// 表尾节点
listNode *tail;
// 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);
// 链表所包含的节点数量
unsigned long len;
} list;
同时，也定义了一个双向链表的迭代器 函数
typedef struct listIter {
// 当前迭代到的节点
listNode *next;
// 迭代的方向，有从头至尾，也有从尾到头的方向
int direction;
} listIter;
看到了上面的双向节点，咱们可能会问在Redis中，他是采用有环的链表呢仍是无环链表？咱们之后的功能来看，由于要实现有环的链表只须要使用list的head的prev不为NULL、tail的next不为NULL便可实现。 spa
在adlist.h中，同时定义了一堆宏，用来实现简单的函数功能 指针
// 返回给定链表所包含的节点数量 #define listLength(l) ((l)->len) // 返回给定链表的表头节点 #define listFirst(l) ((l)->head) // 返回给定链表的表尾节点 #define listLast(l) ((l)->tail) // 返回给定节点的前置节点 #define listPrevNode(n) ((n)->prev) // 返回给定节点的后置节点 #define listNextNode(n) ((n)->next) // 返回给定节点的值 #define listNodeValue(n) ((n)->value) // 将链表 l 的值复制函数设置为 m #define listSetDupMethod(l,m) ((l)->dup = (m)) // 将链表 l 的值释放函数设置为 m #define listSetFreeMethod(l,m) ((l)->free = (m)) // 将链表的对比函数设置为 m #define listSetMatchMethod(l,m) ((l)->match = (m)) // 返回给定链表的值复制函数 #define listGetDupMethod(l) ((l)->dup) // 返回给定链表的值释放函数 #define listGetFree(l) ((l)->free) // 返回给定链表的值对比函数 #define listGetMatchMethod(l) ((l)->match)
上面定义了基本的获取一个链表的常规属性的函数（宏），根据咱们对一个数据结构的经常使用操做方式，下面就应该是定义建立、初始化、增长、删除等的方法（函数）了。 code
//建立一个新列表
list *listCreate(void)
{
struct list *list;
// 分配内存
if ((list = zmalloc(sizeof(*list))) == NULL)
return NULL;
// 初始化属性
list->head = list->tail = NULL;
list->len = 0;
list->dup = NULL;
list->free = NULL;
list->match = NULL;
return list;
}
//释放整个链表以及链表里面的节点
void listRelease(list *list)
{
unsigned long len;
listNode *current, *next;
// 指向头指针,我对于这里的写法，总会以为有问题，加入list==NULL呢？
current = list->head;
// 遍历整个链表
len = list->len;
while(len--) {
next = current->next;
// 若是有设置值释放函数，那么调用它
if (list->free) list->free(current->value);
// 释放节点结构
zfree(current);
current = next;
}
// 释放链表结构
zfree(list);
}
//用一个指定的value值建立一个node加入到list的头部
list *listAddNodeHead(list *list, void *value)
{
listNode *node;
// 为节点分配内存
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
// 保存值指针
node->value = value;
// 添加节点到空链表
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
// 添加节点到非空链表
} else {
node->prev = NULL;
node->next = list->head;
list->head->prev = node;
list->head = node;
}
// 更新链表节点数
list->len++;
return list;
}
//用一个指定的value来建立node，并加到list的末尾
list *listAddNodeTail(list *list, void *value)
{
listNode *node;
// 为新节点分配内存
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
// 保存值指针
node->value = value;
// 目标链表为空
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
// 目标链表非空
} else {
node->prev = list->tail;
node->next = NULL;
list->tail->next = node;
list->tail = node;
}
// 更新链表节点数
list->len++;
return list;
}
//用指定的value来建立一个node，并根据传入的after参数来判断是要添加到指定的节点以前仍是以后
list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) {
listNode *node;
// 建立新节点
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
// 保存值
node->value = value;
// 将新节点添加到给定节点以后
if (after) {
node->prev = old_node;
node->next = old_node->next;
// 给定节点是原表尾节点
if (list->tail == old_node) {
list->tail = node;
}
// 将新节点添加到给定节点以前
} else {
node->next = old_node;
node->prev = old_node->prev;
// 给定节点是原表头节点
if (list->head == old_node) {
list->head = node;
}
}
// 更新新节点的前置指针
if (node->prev != NULL) {
node->prev->next = node;
}
// 更新新节点的后置指针
if (node->next != NULL) {
node->next->prev = node;
}
// 更新链表节点数
list->len++;
return list;
}
//从list中删除指定的node
void listDelNode(list *list, listNode *node)
{
// 调整前置节点的指针，我在用java来编写程序的时候，特别惧怕这种写法，由于遇到空指针的时候，这里必定会报错，因此，下面的node是否应该先要判断是否为空
if (node->prev)
node->prev->next = node->next;
else
list->head = node->next;
// 调整后置节点的指针
if (node->next)
node->next->prev = node->prev;
else
list->tail = node->prev;
// 释放值
if (list->free) list->free(node->value);
// 释放节点
zfree(node);
// 链表数减一
list->len--;
}
//为特定的list建立迭代器
listIter *listGetIterator(list *list, int direction)
{
// 为迭代器分配内存
listIter *iter;
if ((iter = zmalloc(sizeof(*iter))) == NULL) return NULL;
// 根据迭代方向，设置迭代器的起始节点
if (direction == AL_START_HEAD)//这里的AL_START_HEAD==0
iter->next = list->head;
else
iter->next = list->tail;
// 记录迭代方向
iter->direction = direction;
return iter;
}
//得到迭代器当前的节点，由于返回的都是指针，因此，是能够改变的
listNode *listNext(listIter *iter)
{
listNode *current = iter->next;
if (current != NULL) {
// 根据方向选择下一个节点
if (iter->direction == AL_START_HEAD)
// 保存下一个节点，防止当前节点被删除而形成指针丢失
iter->next = current->next;
else
// 保存下一个节点，防止当前节点被删除而形成指针丢失
iter->next = current->prev;
}
return current;
}
//释放迭代器
void listReleaseIterator(listIter *iter) {
zfree(iter);
}
//复制整个list,须要注意的是，若是原始的list的dup属性为空，那么，先后两个list会共享节点的指针，所以，要特别当心
list *listDup(list *orig)
{
list *copy;
listIter *iter;
listNode *node;
// 建立新链表
if ((copy = listCreate()) == NULL)
return NULL;
// 设置节点值处理函数
copy->dup = orig->dup;
copy->free = orig->free;
copy->match = orig->match;
// 迭代整个输入链表
iter = listGetIterator(orig, AL_START_HEAD);
while((node = listNext(iter)) != NULL) {
void *value;
// 复制节点值到新节点
if (copy->dup) {
value = copy->dup(node->value);
if (value == NULL) {
listRelease(copy);
listReleaseIterator(iter);
return NULL;
}
} else
value = node->value;
// 将节点添加到链表
if (listAddNodeTail(copy, value) == NULL) {
listRelease(copy);
listReleaseIterator(iter);
return NULL;
}
}
// 释放迭代器
listReleaseIterator(iter);
// 返回副本
return copy;
}
//在列表中寻找第一次出现指定key的节点，须要注意的是，若是在list中的节点的match函数为空，那么就直接比较value的指针，找到了第一个就返回，找不到就返回为NULL
listNode *listSearchKey(list *list, void *key)
{
listIter *iter;
listNode *node;
// 迭代整个链表
iter = listGetIterator(list, AL_START_HEAD);
while((node = listNext(iter)) != NULL) {
// 对比
if (list->match) {
if (list->match(node->value, key)) {
listReleaseIterator(iter);
// 找到
return node;
}
} else {
if (key == node->value) {
listReleaseIterator(iter);
// 找到
return node;
}
}
}
listReleaseIterator(iter);
// 未找到
return NULL;
}
//查找list中指定索引的节点，节点能够为正数，也能够是负数，当为负数的时候，-1表明list的tail，依次类推，若是不为负数，那么，索引就是从0开始的
listNode *listIndex(list *list, long index) {
listNode *n;
// 若是索引为负数，从表尾开始查找
if (index < 0) {
index = (-index)-1;
n = list->tail;
while(index-- && n) n = n->prev;
// 若是索引为正数，从表头开始查找
} else {
n = list->head;
while(index-- && n) n = n->next;
}
return n;
}
索引
内存
接下来的两个函数，根据名字就能够看出来，倒回，什么意思呢？就是讲list的迭代器的
//设置为head->tail
void listRewind(list *list, listIter *li) {
li->next = list->head;
li->direction = AL_START_HEAD;
}
//设置为tail->head
void listRewindTail(list *list, listIter *li) {
li->next = list->tail;
li->direction = AL_START_TAIL;
}
接下来的这个函数，总以为名字和他实现的内容不匹配，这个函数要实现的是将链表的tail挪成list的head。 it
void listRotate(list *list) {
listNode *tail = list->tail;
if (listLength(list) <= 1) return;
/* Detach current tail */
// 取出表尾节点
list->tail = tail->prev;
list->tail->next = NULL;
/* Move it as head */
// 插入到表头
list->head->prev = tail;
tail->prev = NULL;
tail->next = list->head;
list->head = tail;
} 好了，Redis的List基本就是这样子啦
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