redis数据结构实现--字典（set）
3.1 字典的实现
字典是一种保存键值对的抽象数据结构。
set key value 将存在数据库字典中，键不可重复。
哈希键的底层实现之一就是字典。
Redis的字典使用哈希表作为底层实现，一个哈希表中有多个哈希节点，而每个节点中就保存了字典的一个键值对。
哈希表结构定义：
typeof 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;
//该哈希表已有节点数
unsigned long used;
}dictht;table属性是一个数组，数组中每一个元素都是指向dictEntry结构的指针，每个dictEntry保存着一对键值。
哈希表大小掩码sizemask和key的哈希值一起决定一个键应该放在table数组上的哪个索引上.
哈希节点的结构定义：
typeof struct dictEntry{
//键
void *key;
//值
union{
void *val;
uint64_tu64;
int64_ts64;
}v;
//指向下个哈希表节点，形成链表
struct dictEntry *next;
}dictEntry;v中保存着键值中的值，可以是一个指针，也可以是一个int64整数，也可以是uint64整数。
*next是用来指向另个哈希表节点的指针，用来解决键哈希值冲突问题（类似于HashMap）。
字典的结构定义：
typeof struct dict{
//类型特定函数
dictType *type;
//私有数据
void *privdata;
//哈希表
dictht ht[2];
//rehash索引，当rehash不在进行时值为-1
in rehashidx;
}dict;
-
type属性和privdata属性是为了针对不同类型的键值对，为创建多态字典而设置的。
- [ ] type属性是一个指向dictType结构的指针，每个dictType保存了一簇用于操作特定类型键值对的函数，redis为不同用途的字典设置不同类型特定的函数。
- [ ] privdata保存了要传给那些类型特定函数的可选参数。
- ht属性是一个包含两个项的数组，每一项都是一个dictht哈希表，一般情况下只会用ht[0]，ht[1]只会在ht[0]进行rehash的时候用。
- rehashidx记录当前rehash的进度，如果没有rehash在进行则为-1
3.2 哈希算法
添加新键值对时，先用字典设置的哈希函数根据key算出哈希值，再用哈希值和sizemask按位与运算得出包含此键值对的哈希节点在哈希数组中的索引值。
3.3 键冲突
Redis用链地址法解决键冲突，每个哈希节点都有一个next指针，发生键冲突时就用next指针构成单向链表，跟hashmap一样。
3.4 rehash
为了让加载因子 loadfactor维持在合理范围内，当保存的哈希节点过多或过少的时候，需要对哈希表进行扩展或缩容。
loadfactor = 存放节点数/哈希表大小
规定：拓展操作给ht[1]分配第一个大于等于ht[0].used*2的2的n次方幂的空间
缩容操作给ht[1]分配第一个大于等于ht[0].used的2的n次方幂的空间
rehash是指重新计算ht[0]上节点的哈希值和索引值并放置到ht[1]上去
当ht[0]上所有节点都转移到ht[1]上以后，释放ht[0],并将ht[1]改为ht[0]
最后在ht[1]上创建空哈希表
- 没有在执行BGSAVE或BGREWRITEAOF命令时，负载因子大于1进行扩容
- 在执行BGSAVE或BGREWRITEAOF命令时，负载因子大于5进行扩容
- 负载因子小于0.1时进行缩容
因为在BGSAVE或BGREWRITEAOF命令时，Redis会创建子进程，应避免在子进程存在期间进行扩展操作，来节约内存。
#### 渐进式rehash详解：
如果不采取渐进式rehash，而是一股脑全部rehash，很有可能给服务器带来巨大压力
字典结构中有一个 rehashidx 用来监控rehash进度。
- rehash开始，rehashidx设置为0；
- 期间，将ht[0]中在rehashidx索引上的节点rehash到ht[1]上，rehashidx自增
- 所有节点都rehash到ht[1]上后，rehashidx设置为-1，表示rehash结束
在rehash期间如果有搜索操作，将会先搜索ht[0]，找不到再去ht[1]
如果是新增节点将直接增到ht[1]中