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Redis是一個高性能的鍵值存儲系統(tǒng)，其內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常多樣化。其中，哈希表是Redis中最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，主要用于存儲和操作鍵值對。
然而，在某些場景下，單個哈希表可能不能滿足我們的需求。例如，在需要存儲大量鍵值對時，單個哈希表可能會變得非常龐大，導(dǎo)致性能下降。這時，我們需要一種更高效的哈希表擴(kuò)展方式，這就是Redis中的擴(kuò)展哈希分配。
擴(kuò)展哈希分配的思想很簡單：在單個哈希表容量達(dá)到一定閾值后，自動創(chuàng)建一個新的哈希表，并將新的鍵值對存儲在新的哈希表中。這個過程可以無限重復(fù)，從而實現(xiàn)對鍵值對的高效擴(kuò)展，同時保證常數(shù)時間內(nèi)的訪問性能。
實現(xiàn)擴(kuò)展哈希分配的核心代碼非常簡單。在Redis源碼中，可以找到以下關(guān)鍵函數(shù)：
static dictentry *dictAddRaw(dict *d, void *key)
{
// TODO: add hash TABLE expansion logic here
}
static int dictExpandIfNeeded(dict *d)
{
// TODO: add hash table expansion logic here
}
可以看到，這兩個函數(shù)被定義為`TODO`，說明它們的具體實現(xiàn)被遺留給了后面的開發(fā)者。
下面，我們針對這兩個函數(shù)分別進(jìn)行探索。
### dictAddRaw函數(shù)探索
dictAddRaw函數(shù)負(fù)責(zé)將新的鍵值對插入到哈希表中。在這個函數(shù)中，我們需要保證插入操作的原子性，即鎖定哈希表的同時進(jìn)行插入操作。
static dictEntry *dictAddRaw(dict *d, void *key)
{
// lock the hash table
dictEntry *entry = dictFind(d, key);
if (entry != NULL) {
// the key already exists in the hash table
return entry;
}
// TODO: add hash table expansion logic here
// allocate memory for the new entry
entry = zmalloc(sizeof(dictEntry));
// initialize the new entry
entry->key = key;
entry->next = NULL;
// insert the new entry into the hash table
int index = dictHashKey(d, key) & (d->size - 1);
entry->next = d->table[index];
d->table[index] = entry;
// increment the count of the hash table
d->count++;
// unlock the hash table
return entry;
}
其中，我們可以看到`TODO`中的代碼并不復(fù)雜，主要包括以下幾個步驟：
1. 判斷當(dāng)前哈希表的負(fù)載因子是否達(dá)到臨界值；
2. 如果達(dá)到臨界值，則調(diào)用`dictExpandTableIfNeeded`函數(shù)進(jìn)行哈希表的擴(kuò)展。
### dictExpandIfNeeded函數(shù)探索
dictExpandIfNeeded函數(shù)負(fù)責(zé)對哈希表進(jìn)行擴(kuò)展。在這個函數(shù)中，我們需要分配新的哈希表，并將已有的鍵值對重新進(jìn)行哈希，并分別存儲在新的哈希表匯總。
static void dictExpandIfNeeded(dict *d)
{
if (d->size == 0) {
// initialize the hash table
dictExpandTable(d, DICT_INIT_SIZE);
return;
}
if (d->count / d->size > DICT_LOAD_FACTOR) {
// allocate memory for the new hash table
dict *newD = zcalloc(sizeof(dict));
dictExpandTable(newD, d->size * 2);
// rehash the original entries
for (int i = 0; i size; i++) {
dictEntry *entry = d->table[i];
while (entry != NULL) {
dictEntry *next = entry->next;
int index = dictHashKey(newD, entry->key) & (newD->size - 1);
entry->next = newD->table[index];
newD->table[index] = entry;
entry = next;
}
}
// free the old hash table
zfree(d->table);
// update the hash table
*d = *newD;
zfree(newD);
}
}
可以看到，這個函數(shù)的主要工作包括：
1. 判斷當(dāng)前哈希表的負(fù)載因子是否達(dá)到臨界值；
2. 如果達(dá)到臨界值，則分配新的哈希表，并對已有的鍵值對進(jìn)行重新哈希、并存儲在新的哈希表中；
3. 釋放舊的哈希表，更新指針。
在實際應(yīng)用中，我們可以使用以上兩個函數(shù)，結(jié)合Redis的其他特性，實現(xiàn)高效的哈希表擴(kuò)展。同時，也可以探索這些函數(shù)的其他實現(xiàn)方式，以優(yōu)化系統(tǒng)性能。
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當(dāng)前題目：探索Redis中擴(kuò)展哈希分配的秘密（redis查看哈希分配）
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