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1.2.2 字典类型是怎么存储的数据存储-数据类型之Dict

参考 https://www.jianshu.com/p/05bf8a945944

字典结构

https://github.com/antirez/redis/blob/unstable/src/dict.h

typedef struct dict {
	// 特定于类型的处理函数
	dictType *type;
	// 类型处理函数的私有数据
	void *privdata;
	// 哈希表（2个）
	dictht ht[2];
	// 记录 rehash 进度的标志，值为-1 表示 rehash 未进行
	int rehashidx;
	// 当前正在运作的安全迭代器数量
	int iterators;
}
dict;

typedef struct dictht {
    dictEntry **table;// 二维
    unsigned long size;// 第一维数组的长度
    unsigned long sizemask;
    unsigned long used;// hash 表中的元素个数
} dictht;

typedef struct dictEntry {
    void *key;
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
        double d;
    } v;
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

图示如下

基本操作

创建一个新字典 dictCreate O(1)
添加新键值对到字典 dictAdd O(1)
添加或更新给定键的值 dictReplace O(1)
在字典中查找给定键所在的节点 dictFind O(1)
在字典中查找给定键的值 dictFetchValue O(1)
从字典中随机返回一个节点 dictGetRandomKey O(1)
根据给定键，删除字典中的键值对 dictDelete O(1)
清空并释放字典 dictRelease O(N)
清空并重置（但不释放）字典 dictEmpty O(N)
缩小字典 dictResize O(N)
扩大字典 dictExpand O(N)
对字典进行给定步数的 rehash dictRehash O(N)
在给定毫秒内，对字典进行rehash dictRehashMilliseconds O(N)

初始化

ht0、ht1 的table初始化为null

ht[0]->table 的空间分配将在第一次往字典添加键值对时进行；
ht[1]->table 的空间分配将在 rehash 开始时进行；

增

1.添加新元素时table为空

1.初始化table 大小为4

#define DICT_HT_INITIAL_SIZE     4

2.添加元素

2.添加新键值对时发生碰撞

链表法解决碰撞,新元素插到前面

3.触发rehash

1. 触发条件

负载因子 ratio = used / size

自然 rehash ： ratio >= 1 ，且变量 dict_can_resize 为true。

什么时候 dict_can_resize 会为false？
在前面介绍字典的应用时也说到过， 数据库就是字典， 数据库里的哈希类型键也是字典， 当 Redis 使用子进程对数据库执行后台持久化任务时（比如执行 BGSAVE 或 BGREWRITEAOF 时）， 为了最大化地利用系统的 copy on write 机制， 程序会暂时将 dict_can_resize 设为false， 避免执行自然 rehash ， 从而减少程序对内存的触碰（touch）。
当持久化任务完成之后， dict_can_resize 会重新被设为true。

强制 rehash ： ratio 大于变量 dict_force_resize_ratio （目前版本中， dict_force_resize_ratio 的值为 5 ）。
强制rehash与dict_can_resize无关

2.rehash 过程

初始化ht1
设置rehash标记（rehashidx =0）创建一个比 ht[0]->table 更大的 ht[1]->table ；
ht1的大小至少为ht0的两倍
将 ht[0]->table 中的所有键值对迁移到 ht[1]->table ；
** 渐进式迁移，不是一次迁移,字典的 rehashidx 变量会记录 rehash 进行到 ht[0] 的哪个索引位置上**
为什么要渐进式
– rehash的过程，会使用两个哈希表，创建了一个更大空间的ht[1]，此时会造成内存陡增；
– rehash的过程，可能涉及大量KV键值对dictEntry的搬运，耗时较长；
怎么进行渐进式
– 设置rehash状态
– 在执行add、delete、find操作时，都会判断dict是否正在rehash，如果是，就执行_dictRehashStep()函数，进行增量rehash
– 每次执行 _dictRehashStep ，会将ht[0]->table 哈希表第一个不为空的索引上的所有节点就会全部迁移到 ht[1]->table 。

也就是在某次dictAdd 添加键值对时，触发了rehash；后续add、delete、find命令在执行前都会检查，如果dict正在rehash，就先不急去执行自己的命令，先去帮忙搬运一个bucket；
搬运完一个bucket，再执行add、delete、find命令原有处理逻辑。
rehash的单位是bucket，也就是从老哈希表dictht中找到第一个非空的下标，要把该下标整个链表搬运到新数组。
因为在 rehash 时，字典会同时使用两个哈希表，所以在这期间的所有查找dictFind、删除dictDelete等操作，除了在 ht[0] 上进行，还需要在 ht[1] 上进行。
在执行添加操作dictAdd时，新的节点会直接添加到 ht[1] 而不是 ht[0] ，这样保证 ht[0] 的节点数量在整个 rehash 过程中都只减不增。

```

将原有 ht[0] 的数据清空，并将 ht[1] 替换为新的 ht[0] ；
1. 释放 ht[0] 的空间；
2. 用 ht[1] 来代替 ht[0] ，使原来的 ht[1] 成为新的 ht[0] ；
3. 创建一个新的空哈希表，并将它设置为 ht[1] ；
4. 将字典的 rehashidx 属性设置为 -1 ，标识 rehash 已停止

查

根据hash算法计算key在数组中的坐标，然后在相应的链表中通过对比key（dictCompareKeys）确定value值
如果hash进行中，再在ht1中走一遍上面的逻辑

删

同查查到了就能删
同样字典的key变少之后
即可用节点数比已用节点数大很多的话，那么也可以通过对哈希表进行 rehash 来收缩（shrink）字典。
过程与rehash相类似

改

同查

HASH 算法

MurmurHash2
是种32 bit 算法：这种算法的分布率和速度都非常好；Murmur哈希算法最大的特点是碰撞率低，计算速度快。Google的Guava库包含最新的Murmur3。
具体信息请参考 MurmurHash 的主页： http://code.google.com/p/smhasher/ 。
基于 djb 算法实现的一个大小写无关散列算法：具体信息请参考 http://www.cse.yorku.ca/~oz/hash.html 。

算法的应用

命令表以及 Lua 脚本缓存都用到了算法 2 。
算法 1 的应用则更加广泛：数据库、集群、哈希键、阻塞操作等功能都用到了这个算法。

字典dict的主要用途有以下两个：

实现数据库键空间（key space）；
用作 hash 键的底层实现之一；
- 压缩列表ziplist ；
- 字典dict；

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