0.前言

redis是KV型的內存數據庫, 數據庫存儲的核心就是Hash表, 我們執行select命令選擇一個存儲的db之后, 所有的操作都是以hash表為基礎的, 下面會分析下redis的hash數據結構和實現.

1.hash數據結構

/*Hash表一個節點包含Key,Value數據對 */ typedef struct dictEntry {void *key;union {void *val;uint64_t u64;int64_t s64;double d;} v;struct dictEntry *next; /* 指向下一個節點, 鏈接表的方式解決Hash沖突 */ } dictEntry;/* 存儲不同數據類型對應不同操作的回調函數 */ typedef struct dictType {unsigned int (*hashFunction)(const void *key);void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj); } dictType;typedef struct dictht {dictEntry **table; /* dictEntry*數組,Hash表 */unsigned long size; /* Hash表總大小 */unsigned long sizemask; /* 計算在table中索引的掩碼, 值是size-1 */unsigned long used; /* Hash表已使用的大小 */ } dictht;typedef struct dict {dictType *type;void *privdata;dictht ht[2]; /* 兩個hash表,rehash時使用*/long rehashidx; /* rehash的索引, -1表示沒有進行rehash */int iterators; /* */ } dict;

2.hash數據結構圖

3.漸進式hash說明

dict中ht[2]中有兩個hash表, 我們第一次存儲數據的數據時, ht[0]會創建一個最小為4的hash表, 一旦ht[0]中的size和used相等, 則dict中會在ht[1]創建一個size*2大小的hash表, 此時并不會直接將ht[0]中的數據copy進ht[0]中, 執行的是漸進式rehash, 即在以后的操作(find, set, get等)中慢慢的copy進去, 以后新添加的元素會添加進ht[0], 因此在ht[1]被占滿的時候定能確保ht[0]中所有的數據全部copy到ht[1]中.

4.創建hash表

創建hash表過程非常簡單,直接調用dictCreate函數, 分配一塊內存,初始化中間變量即可.

dict *dictCreate(dictType *type, void *privDataPtr) {/*分配內存*/dict *d = zmalloc(sizeof(*d));/*初始化操作*/_dictInit(d,type,privDataPtr);return d; }

5.添加元素

hash表中添加元素,首先判斷空間是否足夠, 然后計算key對應的hash值, 然后將需要添加的key和value放入表中.

int dictAdd(dict *d, void *key, void *val) {/*添加入hash表中, 返回新添加元素的實體結構體*/dictEntry *entry = dictAddRaw(d,key);if (!entry) return DICT_ERR;/*元素val值放入元素實體結構中*/dictSetVal(d, entry, val);return DICT_OK; } /* *添加元素實體函數 */ dictEntry *dictAddRaw(dict *d, void *key) {int index;dictEntry *entry;dictht *ht;if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);/*根據key值計算新元素在hash表中的索引, 返回-1則表示元素已存在, 直接返回NULL*/if ((index = _dictKeyIndex(d, key)) == -1)return NULL;/*如果在進行rehash過程,則新元素添加到ht[1]中, 否則添加到ht[0]中 */ht = dictIsRehashing(d) ? &d->ht[1] : &d->ht[0];entry = zmalloc(sizeof(*entry));entry->next = ht->table[index];ht->table[index] = entry;ht->used++;/*設置元素key*/dictSetKey(d, entry, key);return entry; } /* *計算索引的函數 */ static int _dictKeyIndex(dict *d, const void *key) {unsigned int h, idx, table;dictEntry *he;/* 判斷hash表是否空間足夠, 不足則需要擴展 */if (_dictExpandIfNeeded(d) == DICT_ERR)return -1;/* 計算key對應的hash值 */h = dictHashKey(d, key);for (table = 0; table <= 1; table++) {/*計算索引*/idx = h & d->ht[table].sizemask;/*遍歷沖突列表, 判斷需要查找的key是否已經在沖突列表中*/he = d->ht[table].table[idx];while(he) {if (dictCompareKeys(d, key, he->key))return -1;he = he->next;}if (!dictIsRehashing(d)) break;}return idx; } /* *判斷hash表是否需要擴展空間 */ static int _dictExpandIfNeeded(dict *d) {/*redis的rehash采用的漸進式hash, rehash時分配了原來兩倍的內存空間, 在rehash階段空間必定夠用*/if (dictIsRehashing(d)) return DICT_OK;/* hash表是空的需要初始化空間, 默認是4*/if (d->ht[0].size == 0) return dictExpand(d, DICT_HT_INITIAL_SIZE);/* 已使用空間滿足不了設置的條件*/if (d->ht[0].used >= d->ht[0].size &&(dict_can_resize ||d->ht[0].used/d->ht[0].size > dict_force_resize_ratio)){/*擴展空間, 使用空間的兩倍*/return dictExpand(d, d->ht[0].used*2);}return DICT_OK; }/* *擴展空間或者初始化hash表空間 */ int dictExpand(dict *d, unsigned long size) {dictht n;/* 對需要分配大小圓整為2的倍數 */unsigned long realsize = _dictNextPower(size);/* 如果空間足夠則表明調用錯誤 */if (dictIsRehashing(d) || d->ht[0].used > size)return DICT_ERR;n.size = realsize;n.sizemask = realsize-1;n.table = zcalloc(realsize*sizeof(dictEntry*));n.used = 0;/*hash表為空初始化hash表*/if (d->ht[0].table == NULL) {d->ht[0] = n;return DICT_OK;}/*新分配的空間放入ht[1], 后面一步一步進行rehash*/d->ht[1] = n;d->rehashidx = 0;return DICT_OK; }

6.查找元素

查找元素過程,首先計算hash值, 然后計算在ht[0]和ht[1]中索引位置, 進行查找.

dictEntry *dictFind(dict *d, const void *key) {dictEntry *he;unsigned int h, idx, table;if (d->ht[0].size == 0) return NULL;/*如果正在進行rehash, 執行一次rehash*/if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);h = dictHashKey(d, key);/*由于可能正在rehash, 因此要從ht[0]和ht[1]中分別進行查找, 找不到返回NULL*/for (table = 0; table <= 1; table++) {idx = h & d->ht[table].sizemask;he = d->ht[table].table[idx];/*遍歷沖突列表查找元素*/while(he) {if (dictCompareKeys(d, key, he->key))return he;he = he->next;}if (!dictIsRehashing(d)) return NULL;}return NULL; }

7.刪除元素

刪除元素首先查找元素, 然后將元素從hash表中移除即可, 調用dictDelete刪除元素, 會同時刪除元素所占空間

int dictDelete(dict *ht, const void *key) {return dictGenericDelete(ht,key,0); }static int dictGenericDelete(dict *d, const void *key, int nofree) {unsigned int h, idx;dictEntry *he, *prevHe;int table;if (d->ht[0].size == 0) return DICT_ERR;if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);h = dictHashKey(d, key);for (table = 0; table <= 1; table++) {idx = h & d->ht[table].sizemask;he = d->ht[table].table[idx];prevHe = NULL;/*查找元素到元素,進行刪除操作, 并釋放占用的內存*/while(he) {if (dictCompareKeys(d, key, he->key)) {/* Unlink the element from the list */if (prevHe)prevHe->next = he->next;elsed->ht[table].table[idx] = he->next;if (!nofree) {dictFreeKey(d, he);dictFreeVal(d, he);}zfree(he);d->ht[table].used--;return DICT_OK;}prevHe = he;he = he->next;}if (!dictIsRehashing(d)) break;}return DICT_ERR; /* not found */ }

hash命令

hash命令操作都比較簡單，需要注意的是當我們創建hash表示默認存儲結構，并不是dict，而是ziplist結構，可以參考redis之Ziplist數據結構，hash_max_ziplist_entries和hash_max_ziplist_value值作為閥值，hash_max_ziplist_entries表示一旦ziplist中元素數量超過該值，則需要轉換為dict結構；hash_max_ziplist_value表示一旦ziplist中數據長度大于該值，則需要轉換為dict結構。

來源:http://www.cnblogs.com/ourroad/p/4891648.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Redis之Hash数据结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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