4.0 字典
字典, 又称符号表(symbol table)、关联数组(associative array)或者映射(map), 是一种用于保存键值对(key-value pair)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(或者说将键映射为值), 这些关联的键和值就被称为键值对。
字典中的每个键都是独一无二的, 程序可以在字典中根据键查找与之关联的值, 或者通过键来更新值, 又或者根据键来删除整个键值对, 等等。
字典还是哈希键的底层实现之一: 当一个哈希键包含的键值对比较多, 又或者键值对中的元素都是比较长的字符串时, Redis 就会使用字典作为哈希键的底层实现。
4.1 实现
Redis 的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, 而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对。
接下来的三个小节将分别介绍 Redis 的哈希表、哈希表节点、以及字典的实现。
4.1.1 哈希表
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
属性是一个数组, 数组中的每个元素都是一个指向 dict.h/dictEntry
结构的指针, 每个 dictEntry
结构保存着一个键值对。
size
属性记录了哈希表的大小, 也即是 table
数组的大小, 而 used
属性则记录了哈希表目前已有节点(键值对)的数量。
sizemask
属性的值总是等于 size - 1
, 这个属性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。
4.1.2 哈希表节点
哈希表节点使用 dictEntry
结构表示, 每个 dictEntry
结构都保存着一个键值对:
typedef struct dictEntry {
// 键
void *key;
// 值
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
} v;
// 指向下个哈希表节点,形成链表
struct dictEntry *next;
} dictEntry;
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值相同的键值对连接在一次, 以此来解决键冲突(collision)的问题。
4.1.3 字典
typedef struct dict {
// 类型特定函数
dictType *type;
// 私有数据
void *privdata;
// 哈希表
dictht ht[2];
// rehash 索引
// 当 rehash 不在进行时,值为 -1
int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
} dict;
type
属性和 privdata
属性是针对不同类型的键值对, 为创建多态字典而设置的:
type
属性是一个指向dictType
结构的指针, 每个dictType
结构保存了一簇用于操作特定类型键值对的函数, Redis 会为用途不同的字典设置不同的类型特定函数。- 而
privdata
属性则保存了需要传给那些类型特定函数的可选参数。
typedef struct dictType {
// 计算哈希值的函数
unsigned int (*hashFunction)(const void *key);
// 复制键的函数
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
// 复制值的函数
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
// 对比键的函数
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
// 销毁键的函数
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
// 销毁值的函数
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
} dictType;
ht
属性是一个包含两个项的数组, 数组中的每个项都是一个 dictht
哈希表, 一般情况下, 字典只使用 ht[0]
哈希表, ht[1]
哈希表只会在对 ht[0]
哈希表进行 rehash 时使用。
除了 ht[1]
之外, 另一个和 rehash 有关的属性就是 rehashidx
: 它记录了 rehash 目前的进度, 如果目前没有在进行 rehash , 那么它的值为 -1
。
图 4-3 展示了一个普通状态下(没有进行 rehash)的字典: