dict字典的实现

dict的用途

dict是一种用于保存键值对的抽象数据结构，在redis中使用非常广泛，比如数据库、哈希结构的底层。

当执行下面这个命令：

以及使用哈希结构，如：

都会使用到dict作为底层数据结构的实现。

结构的定义

先看看字典以及相关数据结构体的定义：

字典

哈希表

哈希表节点

dictType

把上面的结构定义串起来，得到下面的字典数据结构：

根据数据结构定义，把关联图画出来后，看代码的时候就更加清晰。

从图中也可以看出来，字典的哈希表里，使用了链表解决键冲突的情况，称为链式地址法。

rehash(重新散列)

当操作越来越多，比如不断的向哈希表添加元素，此时哈希表需要分配了更多的空间，如果接下来的操作是不断地删除哈希表的元素，那么哈希表的大小就会发生变化，更重要的是，现在的哈希表不再需要那么大的空间了，在redis的实现中，为了保证哈希表的负载因子维持在一个合理范围内，当哈希表保存的键值对太多或者太少时，redis对哈希表大小进行相应的扩展和收缩，称为rehash（重新散列）。

执行rehash的流程图

负载因子解释

负载因子 = 哈希表已保存节点数量 / 哈希表大小

负载因子越大，意味着哈希表越满，越容易导致冲突，性能也就越低。因此，一般来说，当负载因子大于某个常数(可能是 1，或者 0.75 等)时，哈希表将自动扩容。

渐进式rehash

在上面的rehash流程图里面，rehash的操作不是一次性就完成了的，而是分多次，渐进式地完成。

原因是，如果需要rehash的键值对较多，会对服务器造成性能影响，渐进式地rehash避免了对服务器的影响。

渐进式的rehash使用了dict结构体中的rehashidx属性辅助完成。当渐进式哈希开始时，rehashidx会被设置为0，表示从dictEntry[0]开始进行rehash，每完成一次，就将rehashidx加1。直到ht[0]中的所有节点都被rehash到ht[1]，rehashidx被设置为-1，此时表示rehash结束。

结合代码再深入理解

在渐进式rehash期间，所有对字典的操作，包括：添加、查找、更新等等，程序除了执行指定的操作之外，还会顺带将ht[0]哈希表索引的所有键值对rehash到ht[1]。比如添加：

总结

使用一个标记值标记某项操作正在执行是编程中常用的手段，比如本文提到的rehashidx，多利用此手段可以解决很多问题。

我在github有对Redis源码更详细的注解。感兴趣的可以围观一下，给个star。Redis4.0源码注解。可以通过commit记录查看已添加的注解。

原创文章，文笔有限，才疏学浅，文中若有不正之处，万望告知。