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Redis源碼分析：快速構(gòu)建列表

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Redis作為一款高性能的鍵值存儲系統(tǒng)，其中的列表結(jié)構(gòu)是非常常用的。在Redis里，列表結(jié)構(gòu)是一種雙向鏈表，每個節(jié)點(diǎn)包括前驅(qū)節(jié)點(diǎn)指針、后繼節(jié)點(diǎn)指針和節(jié)點(diǎn)值。Redis通過將列表結(jié)構(gòu)和其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，為用戶提供了快速高效的數(shù)據(jù)存儲和讀寫操作。

在Redis的源碼中，列表結(jié)構(gòu)的核心代碼文件為adlist.c，其中定義了一系列函數(shù)用于創(chuàng)建、訪問、修改和刪除列表節(jié)點(diǎn)、列表等操作。下面我們來具體分析一下這些函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，以及如何快速構(gòu)建一個列表。

1. 創(chuàng)建一個空的列表

在adlist.c文件中，創(chuàng)建一個空的列表可以調(diào)用列表的構(gòu)造函數(shù)listCreate()，代碼如下：

list *listCreate(void) {
    struct list *list;

    if ((list = zmalloc(sizeof(*list))) == NULL)
        return NULL;
    list->head = list->tl = NULL;
    list->len = 0;
    list->dup = NULL;
    list->free = NULL;
    list->match = NULL;
    return list;
}

該函數(shù)先對列表結(jié)構(gòu)體進(jìn)行動態(tài)內(nèi)存分配，然后將鏈表頭和尾指針初始化為null，長度為0，并將節(jié)點(diǎn)值的判斷、釋放和比較函數(shù)指針設(shè)置為null。最后返回構(gòu)造的列表指針。

2. 將元素插入到列表頭

列表的插入函數(shù)listAddnodeHead()可以在adlist.c中找到，代碼如下：

list *listAddNodeHead(list *list, void *value) {
    listNode *node;
    if ((node = listCreateNode(value)) == NULL)
        return NULL;

    if (list->len == 0) {
        list->head = list->tl = node;
    } else {
        node->next = list->head;
        list->head->prev = node;
        list->head = node;
    }
    list->len++;
    return list;
}

該函數(shù)首先調(diào)用listCreateNode()函數(shù)構(gòu)造一個新的節(jié)點(diǎn)，然后判斷列表長度是否為0。如果長度為0，說明列表為空，此時將插入的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為頭節(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)；如果長度不為0，則將新節(jié)點(diǎn)插入到頭節(jié)點(diǎn)和原頭節(jié)點(diǎn)之間。最后將列表長度加1，并返回列表指針。

3. 將元素插入到列表尾

列表的插入函數(shù)listAddNodeTl()可以在adlist.c中找到，代碼如下：

list *listAddNodeTl(list *list, void *value) {
    listNode *node;
    if ((node = listCreateNode(value)) == NULL)
        return NULL;

    if (list->len == 0) {
        list->head = list->tl = node;
    } else {
        node->prev = list->tl;
        list->tl->next = node;
        list->tl = node;
    }
    list->len++;
    return list;
}

該函數(shù)與listAddNodeHead()函數(shù)的操作類似，只是將新節(jié)點(diǎn)插入到了尾節(jié)點(diǎn)和原尾節(jié)點(diǎn)之間。

4. 從列表中刪除某個元素

列表的刪除函數(shù)listDelNode()可以在adlist.c中找到，代碼如下：

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->tl = node->prev;
    if (list->free) list->free(node->value);
    zfree(node);
    list->len--;
}

該函數(shù)接收要刪除的節(jié)點(diǎn)指針，然后先判斷該節(jié)點(diǎn)是否為頭節(jié)點(diǎn)或尾節(jié)點(diǎn)。如果是頭節(jié)點(diǎn)，則將列表頭指針設(shè)置為其后繼節(jié)點(diǎn)指針；如果是尾節(jié)點(diǎn)，則將列表尾指針設(shè)置為其前驅(qū)節(jié)點(diǎn)指針。最后釋放刪除的節(jié)點(diǎn)空間，并將列表長度減1。

5. 遍歷列表

在adlist.c中，可以通過以下函數(shù)來遍歷列表中的所有節(jié)點(diǎn)：

void listIterate(list *list, void (*fn)(void *)) {
    listNode *node;
    listIter *iter;
    if ((iter = zmalloc(sizeof(*iter))) == NULL) return;
    iter->next = NULL; // 初始化迭代器指針
    while ((node = listNext(list, iter)) != NULL) {
        fn(node->value);
    }
    zfree(iter);
}

該函數(shù)接收列表指針和一個函數(shù)指針fn，然后是在列表中遍歷所有節(jié)點(diǎn)，并將每個節(jié)點(diǎn)的值依次傳遞給fn函數(shù)進(jìn)行操作。

通過以上的介紹，我們可以看出Redis在實(shí)現(xiàn)鏈表的基礎(chǔ)操作上做了很多的優(yōu)化，使得鏈表操作更加高效、快速。在實(shí)際應(yīng)用中， Redis的列表結(jié)構(gòu)可以很好地滿足很多高并發(fā)場景下的存儲需求，幫助用戶輕松解決海量數(shù)據(jù)存儲和訪問中的各種問題。

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