redis字典

字典

字典就是map，一种保存键值对的抽象数据结构
字典里的每个键都是独一无二的，程序就是通过键来查其对应的值
但C语言也没有内置map，因此redis自己构建的字典
在Redis中，哈希键（Hash key）是一种特殊的键类型，它是一个字符串，其值是一个哈希表。哈希表中可以存储多个键值对
字典就是哈希键的底层实现之一，当一个哈希键包含的键值对比较多，又或者键值对中的元素都是比较长的字符串时，Redis会使用字典作为底层实现哈希键
Redis使用哈希表来实现的字典，一个哈希表里面可以有多个哈希表节点，而每个哈希表节点就保存了字典中的一个键值对

哈希表:

typedef struct dictht {//哈希表数组dictEntry **table;//哈希表大小unsigned long size;//哈希表大小掩码，用于计算计算索引unsigned long sizemask;//哈希表已有节点的数量unsigned long used;
} dictht;

table为一个数组，里面的每个元素指向dictEntry结构的指针
size记录了哈希表的大小，即数组table的大小
used记录了哈希表已有节点的数量
sizemask = size - 1，这个属性和哈希值一起决定一个键应该被放到数组table哪个索引上面
哈希表节点：
```
typedef struct dictEntry {//键void *key;//值union{void *val;uint64_t u64;int64_t s64;} v;//指向下一个节点struct dictEntry *next;
} dictEntry;
```
- v属性保持着键值对中的值，值可以是一个指针，或者一个uint64_t整数，又或者是一个int64_t整数
- next是指向另一个节点的指针，这个指针可以将多个哈希值相同的键值对连接在一次，以此解决键冲突的问题
字典：
- ```
typedef struct dict {//类型特定函数dictType *type;//私有函数void *privdata;//哈希表dictht ht[2];//rehash索引//当rehash不在进行时，值为-1int rehashidx;
} dict;
```
  - type属性和privdata属性是针对不同类型的键值对，为创建多态字典而设置的
  - ht是一个包含两个项的数组，每个项都是一个dictht哈希表，一般情况使用ht[0]哈希表，ht[0]表rehash时才会去使用ht[1]
  - rehashidx记录了rehash目前的进度
- ```
typedef struct dictType {
一些操作键的函数
} dictType; 	 
```
哈希算法：
- 当添加一个新的键值对进字典的时候，程序需要根据键值对的键计算出哈希值和索引值，再将包含键值对的哈希表节点放在哈希表数组的指定索引上去
  1. 使用字典设置的哈希函数，计算key的哈希值
  2. 使用哈希表的sizemask属性和哈希值，计算出索引值
  3. 根据情况不同，选择哈希表数组加入，ht[x]可能时ht[0]或者ht[1]
- MurmurHash算法是08年发明的，优点在于，即使输入的键是非常有规律的，但算法仍然可以给出很好的随机分布性，计算速度也非常快
- MurmurHash最新的版本是MurmurHash3，redis使用的是MurmurHash2
解决键冲突：
- 当有两个以上的键被分配到了哈希表数组的同一个索引上了，我们称这些键发生了冲突
- reids的哈希表使用链地址法来解决键冲突，每个哈希表节点都有一个next指针，分配在同一个索引上的多个节点可以通过next指针构成一个链表
- 因为dictEntry节点组成的链表没有指向链表表尾的指针，所以为速度考虑，程序总是将新节点添加到表头，时间复杂度为O（1）
rehash（重新散列）：
- 为了让哈希表的负载因子维持在一个合理的范围内，也就是说哈希表保存的键值对数量不能太多也不能太少，程序需要对哈希表的大小进行相应的拓展或收缩
- 先要理解used的节点是可能小于存于的键值对的，毕竟在一个节点那可以形成一条链表
- 而这个扩展和收缩哈希表的工作就可以通过执行rehash来完成
1. 如果是拓展操作：ht[1]的大小是为第一个大于等于ht[0].used *2的（2的n次方幂）
2. 如果是收缩操作：ht[1]的大小为第一个大于等于ht[0].used 的（2的n次方幂）
3. 将保存在ht[0]的所有键值对rehash到ht[1]上：rehash指的是重新计算键的哈希值和索引值，然后将键值对放置到ht[1]哈希表指定位置上
4. 当ht[0]的所有键值对都迁移到ht[1]上之后，释放ht[0],将ht[1]设置为ht[0]，并在ht[1]新创建一个空白哈希表，为下次rehash做准备
哈希表的扩展与收缩：
- 负载因子= ht[0].used / ht[0].size
- 扩展的条件：
  1. 服务器没有进行BGSAVE或者BGREWRITEAOF命令，并且哈希表的负载因子 >= 1
  2. 哈希表的负载因子 >= 5
- 收缩的条件：哈希表的负载因子 <= 0.1
渐进式rehash：
- rehash操作并不是一次性，集中做的，而是分多次、渐进式地完成
- 这样做的原因是，如果含有的键值对太多的话，庞大的计算量会使服务器在一段时间内停止服务
- 渐进式rehash的步骤：
  - 为ht[1]分配空间
  - 将rehashidx设置为0，表示rehash开始了
  - 在rehash期间，删除、查找、更新时，程序除了执行指定操作，还会将ht[0]哈希表在rehashidx处的所有键值对全部rehash到ht[1]，一次rehash完成，rehashidx加一
  - 每次对字典执行添加操作，直接将键值对添加到ht[1]，保证ht[0]只减不增，直到ht[0]全空
  - 等到所有键值对rehash完，就将rehashidx设置为 -1，表示rehash完成