Redis——字典
字典，又称为符号表、关联数组或映射（map），是一种用于保存键值对的抽象数据结构
在字典中，一个键key映射一个值value ，通过key来操作value ，因此字典中的key必须是唯一的
在Redis中，字典被用于Redis数据库的底层实现，也就是说我们存储的五大Redis数据类型String,List,Set,Zset,Hash 都被存储在字典里，并且数据类型Hash的底层实现之一也是字段
字典是实现
Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表里面有多个哈希表节点，每一个哈希节点保存了字典中的一个键值对（就是套娃）
- Redis的哈希表使用
dict.h/dictht结构体定义
typedef struct dictdt {
//哈希表数组，类型为dictEntry
dictEntry **table;
//哈希表大小，即table数组的长度
unsigned long size;
//哈希表大小掩码，用于计算索引值
//sizemask的大小总是等于size-1，在Java中的HashMap结构中计算索引值使用table.length和hash(key)
//而Redis则是table.length-1和hash(key)
unsigned long sizemask;
//哈希表节点数量
unsigned long used;
}dictht;- 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,可以是任意类型（指向其他类型的一个指针）
void *key;
//值
//可以是任意类型，uint64_t整数、int64_t整数
union{
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
}v;
//保存该下一个节点的指针，解决哈希冲突
struct dictEntry *next;
}dictEntry;[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rQFL6k9N-1632358186221)(images/dictht.png)]
- Redis中的字典由
dict.h/dict结构表示
typedef struct dict {
//类型特定函数
//因为Redis中的数据库使用字典dict来存储数据，故字典中能存储String，List，Set等不同的数据类型
//而不同的数据类型的操作行为不同，那么久需要为特定的数据类型指定特定的操作函数
//每个dictType结构中保存了一簇用于操作特定类型键值对的函数
dictType *type;
//私有数据
//可选的传入特定类型操作函数的参数信息
void *privdata;
//哈希表
//哈希表定义数组长度为2的目的是在进行rehash时将哈希表中的键值对rehash到另一个数组中，起辅助作用
dictht ht[2];
//记录rehash时的索引下标,不进行rehash时为-1
//Redis的rehash采用渐进式rehash方式，通过trehashidx的值将该索引下的键值对rehash到ht[1]中
int trehashidx;
}dict;typedef struct dictType {
unsigned int (*hashFunction)(const void *key);
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
...
}dictType;[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TgXRt1w0-1632358186223)(images/dict.png)]
哈希冲突
Redis中解决哈希冲突采用的是链地址法，并且是头插入法，即新添加的节点插入到已有链表的头部，这样就可以将插入的时间复杂度控制在O(1)
rehash
当哈希表中的节点越来越多时，必将会造成更多的哈希冲突，从而增加链表的长度时查询的效率降低，因此在哈希节点达到某个条件时需要进行哈希表的扩充，或者当哈希节点减少时进行缩小，避免过多的节点都在一个索引下标中形成一个长链表，而其他索引下标没有节点导致的浪费，那么则需要进行rehash的过程
- 哈希表rehash的过程
- 为字典的ht[1]哈希表分配空间用于存储rehash后的键值对，而分配的空间大小取决于要执行的操作以及ht[0]当前包含的键值对数量（ht[0].used的值)，并且保证哈希表的数组大小为
2的n次幂
- 扩展操作：ht[1]的空间大小为：
ht[1].length >= ht[0].used * 2的2^n - 缩小操作：ht[1]的空间大小为：
ht[1].length >= ht[0].used的2^n`
- 将保存在ht[0]中的所有键值对rehash到ht[1]中
- 当ht[0]中的所有键值对都rehash到ht[1]后，释放ht[0]并将ht[1]设置为ht[0]，再创建出一个新的空白的ht[1]，为下一次rehash准备，也就是说所有的键值对操作一般都在ht[0]中
渐进式rehash
在将ht[0]中的键值对rehash到ht[1]中时，并不是一次性完成的，因为当ht[0]中的键值对的数量足够大时进行一次性rehash时十分耗时，而是采用渐进式rehash的方式逐渐将ht[0]中的键值对rehash的ht[1]中
- 为ht[1]分配内存空间，让字典同时持有两个数组ht[0]、ht[1]
- 在字典中维护一个索引计数器
rehashidx，将他的值设置为0，并在每次rehash结束后自增1，直到ht[0]中没有键值对 - 在rehash进行期间，每次对字典执行添加、删除、查找等操作时，程序除了执行以上操作外，顺便将ht[0]中索引为rehashidx下的所有键值对rehash到ht[1]中，之后rehashidx自增1
- 随着字典操作次数的增加，rehashidx的值不断增大，渐渐将ht[0]中的键值对都rehash到ht[1]中，并且当执行的操作为添加时是直接在ht[1]数组中执行的，而其他操作为先到ht[0]中执行，如果ht[0]到没有要执行的键值对，则到ht[1]中查询
字典API
函数 | 作用 |
dictCreate | 创建一个新的字典 |
dictAdd | 将给定的键值对添加到字典里面 |
dictDelete | 从字典中删除指定的键值对 |
dictReplace | 替换键值对 |
dictFetchValue | 返回给定将的值 |
dictGetRandomKey | 随机返回字典中的键值对 |
dictRelease | 释放给定字典，即删除字典中的所有键值对 |
