面试官：你看过Redis数据结构底层实现吗？

面试中，redis也是很受面试官亲睐的一部分。我向在这里讲的是redis的底层数据结构，而不是你理解的五大数据结构。你有没有想过redis底层是怎样的数据结构呢，他们和我们java中的HashMap、List、等使用的数据结构有什么区别呢。

1. 字符串处理(string)

我们都知道redis是用C语言写，但是C语言处理字符串和数组的成本是很高的，下面我分别说几个例子。

没有数据结构支撑的几个问题

1.  极其容易造成缓冲区溢出问题，比如用strcat()，在用这个函数之前必须要先给目标变量分配足够的空间，否则就会溢出。
2.  如果要获取字符串的长度，没有数据结构的支撑，可能就需要遍历，它的复杂度是O(N)
3.  内存重分配。C字符串的每次变更(曾长或缩短)都会对数组作内存重分配。同样，如果是缩短，没有处理好多余的空间，也会造成内存泄漏。

好了，Redis自己构建了一种名叫Simple dynamic string(SDS)的数据结构，他分别对这几个问题作了处理。我们先来看看它的结构源码：

struct sdshdr{  
     //记录buf数组中已使用字节的数量  
     //等于 SDS 保存字符串的长度  
     int len;  
     //记录 buf 数组中未使用字节的数量  
     int free;  
     //字节数组，用于保存字符串  
     char buf[];  
} 

再来说说它的优点：

1.  开发者不用担心字符串变更造成的内存溢出问题。
2.  常数时间复杂度获取字符串长度len字段。
3.  空间预分配free字段，会默认留够一定的空间防止多次重分配内存。

更多了解：https://redis.io/topics/internals-sds

这就是string的底层实现，更是redis对所有字符串数据的处理方式(SDS会被嵌套到别的数据结构里使用)。

2. 链表

Redis的链表在双向链表上扩展了头、尾节点、元素数等属性。

2.1 源码

ListNode节点数据结构：

typedef  struct listNode{  
       //前置节点  
       struct listNode *prev;  
       //后置节点  
       struct listNode *next;  
       //节点的值  
       void *value;    
}listNode 

链表数据结构：

typedef struct list{  
     //表头节点  
     listNode *head;  
     //表尾节点  
     listNode *tail;  
     //链表所包含的节点数量  
     unsigned long len;  
     //节点值复制函数  
     void (*free) (void *ptr);  
     //节点值释放函数  
     void (*free) (void *ptr);  
     //节点值对比函数  
     int (*match) (void *ptr,void *key);  
}list; 

从上面可以看到，Redis的链表有这几个特点：

1.  可以直接获得头、尾节点。
2.  常数时间复杂度得到链表长度。
3.  是双向链表。

3. 字典(Hash)

Redis的Hash，就是在数组+链表的基础上，进行了一些rehash优化等。

3.1 数据结构源码

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，用于计算索引值  
    // 总是等于 size - 1  
    unsigned long sizemask;  
    // 该哈希表已有节点的数量  
    unsigned long used;  
} dictht; 

（编辑：鹰潭站长网）

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