Redis_字典，redis字典

Redis_字典，redis字典
閱讀本文之前要瞭解的兩件事情，第一，Redis是一種Key-Value資料庫，第二，字典是一種儲存鍵值對的抽象資料結構。所以不難猜出字典在Redis中應用一定非常廣泛，實際上，Redis資料庫的底層實現就是字典，對資料庫的增刪查改也是構建在對字典的操作上，那麼想要深入理解Redis，字典的解密是必不可少的，接下來，就讓我們一層一層解開指點的面紗，看看它的真面目。
首先看看Redis中有哪些地方使用到了字典
一， 資料庫鍵空間
Redis是一個鍵值對資料庫伺服器，伺服器中的每個資料庫都是一個RedisDB結構，其中RedisDb結構的dict字典儲存了資料庫中的所有鍵值對，我們將這個字典稱為鍵空間(key space)，鍵空間和使用者直接所見的資料庫是直接對應的
二， Expires字典
Redis資料庫結構是一個RedisDb結構，有一個屬性expires也是字典，這個字典中儲存了資料庫中所有鍵的到期時間，我們稱這個字典叫做到期字典
下面貼出RedisDb的資料結構，加深了理解。
三， 字典是Hash類型的底層實現之一
這裡之所以說是之一，是應為Hash類型的實現可以是多種類型，在不同的情境下可以是不同的類型，但一個雜湊鍵中包含的鍵值對比較多，有或者是鍵值對中元素都是比較長的字串的時候，就會使用字典作為底層實現，否則就是壓縮列表作為底層實現。
【注意】鍵空間中的鍵和到期字典中的鍵都指向都一個鍵對象，所以不會出現任何重複對象，也不會浪費記憶體空間。
然後我們來瞭解一下在Redis中字典是如何?的。

字典的定義在dict.h/dict中給出了，如下：

typedef struct dict {    dictType *type;    void *privdata;    dictht ht[2];    long rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */    int iterators; /* number of iterators currently running */} dict;

這是一個雜湊表，table數組中的每個元素都是指向一個dictEntry結構的指標，size是雜湊表的大小，也就是table數組的大小，sizemask屬性總是等於size-1 ，sizemask和雜湊值一起決定將一個鍵應該被放到那個數組上，used表示目前雜湊表有多少個節點，used/size 是一個雜湊表的負載因子，這個因子決定了什麼時候後對雜湊表進行擴充和收縮。

typedef struct dictht {    dictEntry **table;    unsigned long size;    unsigned long sizemask;    unsigned long used;} dictht;

下面是一個雜湊表節點，每個dictEntry結構都保持著一個鍵值對，其中next指標可以將多個雜湊值相同的鍵值對串連在一起，一次來解決鍵衝突的問題(這裡可以引申出雜湊函數以及雜湊衝突解決方案，Redis中使用的解決方案是鏈地址法，就是，如果多個值通過雜湊函數得到的雜湊值是相同的，那麼就連結到這個地址後，還有一種解決雜湊衝突的方案，就是尋地址法，就是當出現雜湊衝突的時候，對鍵值對在進行一個雜湊函數，得到一個沒有被佔用的地址為止，這兩種方案各有利弊，鏈地址法可能會退化成一個鏈表，尋地址法可能在後期插入時，全是衝突)

typedef struct dictEntry {    void *key;    union {        void *val;        uint64_t u64;        int64_t s64;        double d;    } v;    struct dictEntry *next;} dictEntry;

還有一個需要說的地方，就是雜湊表的rehash

隨著操作的不斷執行，一個雜湊表中儲存的鍵值對會越來越多或者是越來越少，雜湊表中鍵值對數量過多或者過少都是不好的，過多，就會相當於是多個鏈表，過少也不好，尋找的命中率也會很低，將雜湊表的負載因子(used/size)維持在一個範圍之類是最好的，所以，當雜湊表的數量過大或者過小的時候，程式會對雜湊表進行擴充或者收縮，

擴充好理解，如果size=4 ，但是used=8，相當於每個鍵的後面都有個鏈，這樣尋找起來是費勁的，這個時候可以通過Rehash來進行完成，注意dict資料結構中的那個

dictht ht[2]，這裡是兩個dictht，其中ht[1]是閒置，在進行擴充的時候現將ht[1]擴充成ht[0]的兩倍，然後將ht[0]中的鍵值對一個一個雜湊到ht[1]中去，最後將ht[1]設定為ht[0]

這裡需要注意的是rehash的時機，一般是負載因子大於5的時候擴充，負載因子小於0.1的時候收縮，還有一個問題是字典中有個屬性是rehashidx，這個屬性標誌rehash的狀態，如果是0，表示rehash正式開始，然後沒rehash一個鍵值對，就將這個值加一，當ht[0]的值全部被轉移到ht[1]的時候，就將這個值設定成-1，表示rehash操作完成。

其實還有很多要說的，比如漸進式rehash，漸進式就說說rehash過程不是一次性完成的，而是分多次，漸進式完成的，在rehash過程中，所有的刪除，尋找，更新都會在兩個雜湊表中進行，例如，如果尋找一個元素，ht[0]中沒有，那麼就去ht[1]中尋找，新添加的一律都是添加到ht[1]中，ht[0]中不再進行任何添加操作

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