Redis设计与实现-链表

Redis的链表结构解析

1. 链表节点定义

   链表节点结构adlist.h/listNode

   typedef struct listNode {
   	//前置节点
   	struct listNode *prev;
   	//后置节点
   	struct listNode *next;
   	//节点的值
   	void *value;
   
   }listNode;

由于有prev和next，多个listNode可以组成双端链表结构。

2. list定义

   链表定义结构adlist.h/list

   typedef struct list{
   	//链表的头结点
   	listNode *head;
   	//链表的尾结点
   	listNode *tail;
   	//链表长度（节点数）
   	unsigned long len;
   	//链表节点值复制函数
   	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);
   
   }list;

list结构为链表提供了表头指针head、表尾指针tail，以及链表长度len，另外的dup、free、match则是用于实现多态链表所需的类型特定函数。

• dup函数用于复制链表节点所保存的值；
• free函数用于释放链表节点所保存的值；
• match函数则用于对比链表节点所保存值和另一个输入的值是否相等。
  一个list结构和三个listNode结构组成的链表结构如下图：

3. 链表实现的特性

• 双端：链表节点带有prev和next指针，获取某个节点的前置和后置节点的复杂度都是O(1)。
• 无环：表头节点的prev指针和表尾的next指针都指向NULL对链表的访问以NULL为终点。
• 带表头指针和表尾指针：获取表头和表尾的时间复杂度O(1)。
• 带链表长度计数器：通过list的len值可以直接获取该链表的节点数，时间复杂度O(1)。
• 多态：链表节点使用void*保存节点值，并且可以通过dup、free、match为节点值设置特定的类型，链表各节点可以保存不同类型的值。

4. 链表节点和链表的所有API

函数	作用	时间复杂度
listSetDupMethod	将给定的函数设置为链表的节点值复制函数。	O(1) 。
listGetDupMethod	返回链表当前正在使用的节点值复制函数。	复制函数可以通过链表的 dup 属性直接获得， O(1)
listSetFreeMethod	将给定的函数设置为链表的节点值释放函数。	O(1) 。
listGetFree	返回链表当前正在使用的节点值释放函数。	释放函数可以通过链表的 free 属性直接获得， O(1)
listSetMatchMethod	将给定的函数设置为链表的节点值对比函数。	O(1)
listGetMatchMethod	返回链表当前正在使用的节点值对比函数。	对比函数可以通过链表的 match 属性直接获得，O(1)
listLength	返回链表的长度（包含了多少个节点）。	链表长度可以通过链表的 len 属性直接获得， O(1) 。
listFirst	返回链表的表头节点。	表头节点可以通过链表的 head 属性直接获得， O(1) 。
listLast	返回链表的表尾节点。	表尾节点可以通过链表的 tail 属性直接获得， O(1) 。
listPrevNode	返回给定节点的前置节点。	前置节点可以通过节点的 prev 属性直接获得， O(1) 。
listNextNode	返回给定节点的后置节点。	后置节点可以通过节点的 next 属性直接获得， O(1) 。
listNodeValue	返回给定节点目前正在保存的值。	节点值可以通过节点的 value 属性直接获得， O(1) 。
listCreate	创建一个不包含任何节点的新链表。	O(1)
listAddNodeHead	将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表头。	O(1)
listAddNodeTail	将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表尾。	O(1)
listInsertNode	将一个包含给定值的新节点添加到给定节点的之前或者之后。	O(1)
listSearchKey	查找并返回链表中包含给定值的节点。	O(N) ， N 为链表长度。
listIndex	返回链表在给定索引上的节点。	O(N) ， N 为链表长度。
listDelNode	从链表中删除给定节点。	O(1) 。
listRotate	将链表的表尾节点弹出，然后将被弹出的节点插入到链表的表头， 成为新的表头节点。	O(1)
listDup	复制一个给定链表的副本。	O(N) ， N 为链表长度。
listRelease	释放给定链表，以及链表中的所有节点。	O(N) ， N 为链表长度。