Redis之环形链表分析（redis 环形链表）

Redis之环形链表分析

Redis是一个高性能的Key-Value数据库，它广泛应用于缓存、消息队列、计数器等方面，在Redis中，关键性能的优化方案之一就是采用环形链表（circular linked list）。

环形链表是一种特殊的链表，它的最后一个节点指向第一个节点，形成一个环状，如图所示：


环形链表具有循环访问的优势，每个节点都可以通过next指针遍历整个链表，因此在Redis的实现中，非常适合用来实现链表、队列等数据结构。

在Redis中，环形链表还提供了一些特殊的优化，包括对于新增和删除节点操作的特殊处理，减少了空间的浪费，提高了性能。

下面我们来看看Redis是如何实现环形链表的。

我们来看看链表节点的定义，Redis中定义了如下的链表节点：

typedef struct listNode {
    struct listNode *prev;
    struct listNode *next;
    void *value;
} listNode;

– prev: 指向前一个节点的指针；

– next: 指向后一个节点的指针；

– value: 节点存储的值。

在Redis中，每个链表都有一个表头，它是一个特殊的节点，不存储任何值，它的prev指针指向链表的最后一个节点，next指针指向第一个节点，这样就构成了一个完整的环形链表。

在对链表进行添加或删除操作时，Redis为链表新增或删除节点的操作，提供了特殊的函数。

以添加节点操作为例，Redis提供了以下函数：

listNode *listAddNodeHead(list *list, void *value) {
    listNode *node;
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
        return NULL;
    node->value = value;
    if (list->len == 0) {
        list->tl = list->head = 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;
}

该函数把新节点加到链表的头部。由于链表节点是环形的，所以当链表为空时，新节点既是头结点也是尾节点，而且前驱和后继都是NULL。其他情况下，新节点的前置结构指向NULL，后驱结构指向原头结点，原头结点的前置节点结构指向新节点，链表头结点更新为新节点。

类似的，Redis还提供了listAddNodeTl函数用于在链表的尾部添加节点，同时还提供了删除链表节点的函数。

Redis中使用环形链表来实现了多种数据结构，如列表、队列、栈等，从而大幅提高了性能，为Redis的高性能提供了坚实的基础。