1. Redis双链表概述
Redis是一款高性能的缓存数据库,其内置了很多数据结构来支持各种应用场景。其中的双链表是一种非常重要的数据结构,在Redis中被广泛使用。双链表由多个节点组成,每个节点同时具有前驱节点和后继节点,链表头节点没有前驱节点,链表尾节点没有后继节点。Redis中的双链表不仅支持在链表头和链表尾添加、删除节点,还支持在链表中间插入、删除节点,并且可以通过节点指针快速地定位到一个节点。
2. Redis双链表节点定义
2.1 节点定义
在Redis中,双链表节点的定义如下:
typedef struct listNode {
struct listNode *prev;
struct listNode *next;
void *value;
} listNode;
其中prev指针指向前驱节点,next指针指向后继节点,value指向存储在节点中的值。
2.2 节点操作
Redis对节点的操作包括:
在链表头添加节点
在链表头删除节点
在链表尾添加节点
在链表尾删除节点
在指定节点之后插入节点
删除指定节点
3. Redis双链表的实现
3.1 链表头指针和链表节点数
在Redis中,每个链表都有一个指向头节点的指针,以及记录链表节点数的变量,如下所示:
typedef struct list {
listNode *head;
listNode *tail;
unsigned long len;
} list;
其中head指向链表头节点,tail指向链表尾节点,len记录链表中节点的个数。
3.2 链表操作
Redis对链表的操作包括:
创建链表
释放链表
在链表头添加节点
在链表头删除节点
在链表尾添加节点
在链表尾删除节点
在指定节点之后插入节点
删除指定节点
下面将详细介绍这些链表操作的实现。
3.2.1 创建链表
在Redis中,创建链表的函数如下:
list *listCreate(void)
{
struct list *l;
if ((l = zmalloc(sizeof(*l))) == NULL) // zmalloc是Redis的内存分配函数
return NULL;
l->head = l->tail = NULL;
l->len = 0;
return l;
}
函数中首先使用zmalloc函数分配内存,然后将链表头节点和链表尾节点都设置为NULL,链表节点数设置为0,最后返回链表指针。
3.2.2 释放链表
在Redis中,释放链表的函数如下:
void listRelease(list *list)
{
unsigned long len = list->len;
listNode *current, *next;
current = list->head;
while (len--) {
next = current->next;
zfree(current);
current = next;
}
zfree(list);
}
函数首先记录链表节点数,然后从链表头开始遍历链表,释放每个节点占用的内存,最后释放链表占用的内存。
3.2.3 在链表头添加节点
在Redis中,将一个节点添加到链表头的函数如下:
listNode *listAddNodeHead(list *list, void *value)
{
listNode *node;
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
node->value = value;
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
} else {
node->prev = NULL;
node->next = list->head;
list->head->prev = node;
list->head = node;
}
list->len++;
return node;
}
函数首先使用zmalloc函数分配内存,并设置节点的值为value。如果链表为空,则将链表头节点和链表尾节点都指向新节点,并且设置新节点的前驱节点和后继节点指针均为NULL。如果链表不为空,则将新节点的前驱节点指针设置为NULL,将新节点的后继节点指针设置为原来链表头节点的指针,将原来链表头节点的前驱节点指针指向新节点。最终更新链表头节点指针和链表节点数,并返回新节点指针。
3.2.4 在链表头删除节点
在Redis中,将链表头节点删除的函数如下:
void listDelNodeHead(list *list)
{
listNode *node = list->head;
if (list->len == 0)
return;
if (list->len == 1) {
list->head = list->tail = NULL;
} else {
list->head = node->next;
list->head->prev = NULL;
}
zfree(node);
list->len--;
}
函数首先获取链表头节点指针,如果链表节点数为0,则直接返回。如果链表节点数为1,则将链表头节点指针和链表尾节点指针均设为NULL。如果链表节点数大于1,则将链表头节点指针指向原来链表头节点的后继节点,将原来链表头节点的下一个节点的前驱节点指针设为NULL。最后释放原来的链表头节点占用的内存,并更新链表节点数。
3.2.5 在链表尾添加节点
在Redis中,将一个节点添加到链表尾的函数如下:
listNode *listAddNodeTail(list *list, void *value)
{
listNode *node;
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
node->value = value;
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
} else {
node->next = NULL;
node->prev = list->tail;
list->tail->next = node;
list->tail = node;
}
list->len++;
return node;
}
函数首先使用zmalloc函数分配内存,并设置节点的值为value。如果链表为空,则将链表头节点和链表尾节点都指向新节点,并且设置新节点的前驱节点和后继节点指针均为NULL。如果链表不为空,则将新节点的后继节点指针设置为NULL,将新节点的前驱节点指针设置为原来链表尾节点的指针,将原来链表尾节点的后继节点指针指向新节点。最终更新链表尾节点指针和链表节点数,并返回新节点指针。
3.2.6 在链表尾删除节点
在Redis中,将链表尾节点删除的函数如下:
void listDelNodeTail(list *list)
{
listNode *node = list->tail;
if (list->len == 0)
return;
if (list->len == 1) {
list->head = list->tail = NULL;
} else {
list->tail = node->prev;
list->tail->next = NULL;
}
zfree(node);
list->len--;
}
函数首先获取链表尾节点指针,如果链表节点数为0,则直接返回。如果链表节点数为1,则将链表头节点指针和链表尾节点指针均设为NULL。如果链表节点数大于1,则将链表尾节点指针指向原来链表尾节点的前驱节点,将原来链表尾节点的上一个节点的后继节点指针设为NULL。最后释放原来的链表尾节点占用的内存,并更新链表节点数。
3.2.7 在指定节点之后插入节点
在Redis中,将一个节点插入到指定节点之后的函数如下:
listNode *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after)
{
listNode *node;
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
node->value = value;
if (after == 1) {
node->prev = old_node;
node->next = old_node->next;
if (old_node == list->tail)
list->tail = node;
} else {
node->next = old_node;
node->prev = old_node->prev;
if (old_node == list->head)
list->head = node;
}
if (node->prev)
node->prev->next = node;
if (node->next)
node->next->prev = node;
list->len++;
return node;
}
函数首先使用zmalloc函数分配内存,并设置节点的值为value。然后根据after参数的值判断是将节点插入在旧节点之前还是之后。如果插入在旧节点之后,则新节点的前驱节点指针指向旧节点,新节点的后继节点指针指向旧节点的下一个节点。如果旧节点是链表尾节点,则将链表尾指针指向新节点。如果插入在旧节点之前,则新节点的前驱节点指针指向旧节点的前一个节点,新节点的后继节点指针指向旧节点。如果旧节点是链表头节点,则将链表头指针指向新节点。最后更新新节点前驱节点和后继节点的指针,并更新链表节点数。如果插入成功,则返回新节点指针,否则返回NULL。
3.2.8 删除指定节点
在Redis中,删除指定节点的函数如下:
void listDelNode(list *list, listNode *node)
{
if (node->prev)
node->prev->next = node->next;
else
list->head = node->next;
if (node->next)
node->next->prev = node->prev;
else
list->tail = node->prev;
zfree(node);
list->len--;
}
函数首先判断节点指针是否合法,然后修改删除节点前驱节点和后继节点的指针,如果删除节点是链表头节点,则将链表头指针指向删除节点的下一个节点,如果删除节点是链表尾节点,则将链表尾指针指向删除节点的前一个节点。最后释放删除节点占用的内存,并更新链表节点数。
总结
Redis双链表是Redis中非常重要的一种数据结构,支持在链表头和链表尾添加、删除节点,还支持在链表中间插入、删除节点,并且可以通过节点指针快速地定位到一个节点。Redis双链表的实现包括链表头指针和链表节点数、节点定义和节点操作等方面,每个操作都需要仔细编写代码,保证链表操作的正确性和高效性。对于开发者来说,熟练掌握Redis双链表的实现,可以更好地使用Redis进行开发。