3 链表
3 链表
TIP
本小节主要介绍以下知识：
- 链表的定义。
概述
链表提供了高效的节点重排能力， 以及顺序性的节点访问方式， 并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。
作为一种常用数据结构， 链表内置在很多高级的编程语言里面， 因为 Redis 使用的 C 语言并没有内置这种数据结构， 所以 Redis 构建了自己的链表实现。
链表在 Redis 中的应用非常广泛， 比如列表键的底层实现之一就是链表： 当一个列表键包含了数量比较多的元素， 又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串时，Redis 就会使用链表作为列表键的底层实现。
列表的简单使用如下：
127.0.0.1:6379> lpush ltest 1 ltest 2 ltest 3
(integer) 5
127.0.0.1:6379> lrange ltest 0 3
1) "3"
2) "ltest"
3) "2"
4) "ltest"
ltest 列表键的底层实现就是一个链表，链表中的每个节点都保存了一个整数值。
除了链表键之外，发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表，Redis 服务器本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息，以及使用链表来构建客户端输出缓冲区（output buffer）。
链表和链表节点的实现
每个链表节点使用一个 adlist.h/listNode 结构来表示：
typedef struct listNode {
// 前置节点
struct listNode * prev;
// 后置节点
struct listNode * next;
// 节点的值
void * value;
} listNode;
多个 listNode 可以通过 prev 和 next 指针组成双端链表。虽然仅仅使用多个 listNode 结构就可以组成链表，但使用 adlist.h/list 来持有链表的话，操作起来会更方便：
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 *(*dup) (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;
list 结构为链表提供了表头指针 head、表尾指针 tail，以及链表长度计数器 len，而 dup、free 和 match 成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数：
- dup 函数用于复制链表节点所保存的值；
- free 函数用于释放链表节点所保存的值；
- match 函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。 下图是一个 list 结构和三个 listNode 结构组成的链表。
java -jar plantuml.jar -charset UTF-8 list_list_node_example.txt
注意下图中 NULL 节点是同一个节点，图没体现出来。
Redis 的链表实现的特性可以总结如下：
- 双端：链表节点带有 prev 和 next 指针，获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是
O(1)。 - 无环：表头节点的 prev 指针和表尾节点的 next 指针都指向 NULL,对链表的访问以 NULL 为终点。
- 带表头指针和表尾指针：通过 list 结构的 head 指针和 tail 指针，程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为
O(1)。 - 带链表长度计数器：程序使用 list 结构的 len 属性来对 list 持有的链表节点进行计数，程序获取链表中节点数量的复杂度为
O(1)。 - 多态：链表节点使用 void* 指针来保存节点值，并且可以通过 list 结构的 dup、free、match 三个属性为节点值设置类型特定函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值。