《闲扯Redis七》Redis字典结构的底层实现 (2)

结构图解:普通状态下(没有进行 rehash)的字典

Redis五种数据类型

三、哈希表分析 1.哈希算法

当要将一个新的键值对添加到字典里面时, 程序需要先根据键值对的键计算出哈希值和索引值, 然后再根据索引值, 将包含新键值对的哈希表节点放到哈希表数组的指定索引上面。

Redis 计算哈希值和索引值的方法如下:

# 使用字典设置的哈希函数,计算键 key 的哈希值 hash = dict->type->hashFunction(key); # 使用哈希表的 sizemask 属性和哈希值,计算出索引值 # 根据情况不同, ht[x] 可以是 ht[0] 或者 ht[1] index = hash & dict->ht[x].sizemask;

如图 4-4:

Redis五种数据类型

举个例子, 对于图 4-4 所示的字典来说, 如果我们要将一个键值对 k0 和 v0 添加到字典里面, 那么程序会先使用语句:

hash = dict->type->hashFunction(k0);

计算键 k0 的哈希值。

假设计算得出的哈希值为 8 , 那么程序会继续使用语句:

index = hash & dict->ht[0].sizemask = 8 & 3 = 0;

计算出键 k0 的索引值 0 , 这表示包含键值对 k0 和 v0 的节点应该被放置到哈希表数组的索引 0 位置上,
结构图解:图 4-5

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2.键冲突解决

当有两个或以上数量的键被分配到了哈希表数组的同一个索引上面时, 我们称这些键发生了冲突(collision)。

Redis 的哈希表使用链地址法(separate chaining)来解决键冲突: 每个哈希表节点都有一个 next 指针, 多个哈希表节点可以用 next 指针构成一个单向链表, 被分配到同一个索引上的多个节点可以用这个单向链表连接起来, 这就解决了键冲突的问题。

举个例子, 假设程序要将键值对 k2 和 v2 添加到图 4-6 所示的哈希表里面, 并且计算得出 k2 的索引值为 2 , 那么键 k1 和 k2 将产生冲突, 而解决冲突的办法就是使用 next 指针将键 k2 和 k1 所在的节点连接起来。
结构图解:图 4-7

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因为 dictEntry 节点组成的链表没有指向链表表尾的指针, 所以为了速度考虑, 程序总是将新节点添加到链表的表头位置(复杂度为 O(1)), 排在其他已有节点的前面。 四、要点总结

1.字典 ht 属性是包含两个哈希表项的数组,一般情况下, 字典只使用 ht[0], ht[1] 哈希表只会在对 ht[0] 哈希表进行 rehash (下节分析) 时使用

2.哈希表使用链地址法(separate chaining)来解决键冲突

3.键值对添加到字典的过程, 先根据键值对的键计算出哈希值和索引值, 然后再根据索引值, 将包含新键值对的哈希表节点放到哈希表数组的指定索引上面

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