【Redis学习笔记】Redis跳表简析(插入过程)
作者: 顺风车运营研发团队 闫昌
node和list的定义如下:
typedef struct zskiplistNode {
sds ele;
double score;
struct zskiplistNode *backward;
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward;
unsigned int span;
} level[];
} zskiplistNode;
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tail;
unsigned long length;
int level;
} zskiplist;
1、node的创建:
zskiplistNode *zslCreateNode(int level, double score, sds ele) {
zskiplistNode *zn =
zmalloc(sizeof(*zn)+level*sizeof(struct zskiplistLevel));
zn->score = score;
zn->ele = ele;
return zn;
}
从代码中可以看出,创建节点的内存为node本身大小+level个(struct zskiplistLevel)大小;
2、createList函数
/* Create a new skiplist. */
zskiplist *zslCreate(void) {
int j;
zskiplist *zsl;
zsl = zmalloc(sizeof(*zsl));
zsl->level = 1;
zsl->length = 0;
zsl->header = zslCreateNode(ZSKIPLIST_MAXLEVEL,0,NULL);//创建一个新节点, 节点的level为32, score为0
for (j = 0; j < ZSKIPLIST_MAXLEVEL; j++) {//循环32遍
zsl->header->level[j].forward = NULL;
zsl->header->level[j].span = 0;
}
zsl->header->backward = NULL;
zsl->tail = NULL;
return zsl;
}
创建结果如图:
3、zslInsert函数
zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {
zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];
int i, level;
serverAssert(!isnan(score));
x = zsl->header;
for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {
/* store rank that is crossed to reach the insert position */
rank[i] = i == (zsl->level-1) ? 0 : rank[i+1];
while (x->level[i].forward &&
(x->level[i].forward->score < score ||
(x->level[i].forward->score == score &&
sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0)))
{
rank[i] += x->level[i].span;
x = x->level[i].forward;
}
update[i] = x;
}
/* we assume the element is not already inside, since we allow duplicated
* scores, reinserting the same element should never happen since the
* caller of zslInsert() should test in the hash table if the element is
* already inside or not. */
level = zslRandomLevel();
if (level > zsl->level) {
for (i = zsl->level; i < level; i++) {
rank[i] = 0;
update[i] = zsl->header;
update[i]->level[i].span = zsl->length;
}
zsl->level = level;
}
x = zslCreateNode(level,score,ele);
for (i = 0; i < level; i++) {
x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;
update[i]->level[i].forward = x;
/* update span covered by update[i] as x is inserted here */
x->level[i].span = update[i]->level[i].span - (rank[0] - rank[i]);
update[i]->level[i].span = (rank[0] - rank[i]) + 1;
}
/* increment span for untouched levels */
for (i = level; i < zsl->level; i++) {
update[i]->level[i].span++;
}
x->backward = (update[0] == zsl->header) ? NULL : update[0];
if (x->level[0].forward)
x->level[0].forward->backward = x;
else
zsl->tail = x;
zsl->length++;
return x;
}
下面详细阐述下插入过程:
一. 插入节点: level = 1, score = 1
第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一
第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以这个for循环可以进入一次
第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[0] = 0
第142行: x->level[0]->forward = NULL, 所以这个while进不去
第150行: update[0] = x, 所以现在update[0]的值为header指向的节点
第156行. level = 1
第157行: zsl->level = 1, 所以这个if进不去
第165行: 新建一个node节点x, level = 1, score = 1
第166行: for循环可以进入一次
第167行: x->level[0]->forward = NULL
第168行: update[0]->level[0].forward = x
第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 0
第172行: update[0]->level[0].span = 1
第176行: for条件不满足
第180行: x->backward = NULL
第181行: if条件不满足, 进入else
第185行: zsl->length++
二. 插入level = 1, score = 2
第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一
第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以这个for循环可以进入一次
第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[0] = 0
第142行: x->level[0]->forward 不为空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的2, 所以while可以进入
第147行: rank[0] = 1
第148行: x = 上一步插入的节点
第150行: update[0] = 上一步插入的节点
第156行: level = 1
第157行: zsl->level = 1, 所以这个if进不去
第165行: 新建一个node节点x, level = 1, score = 2
第166行: for循环可以进入一次
第167行: x->level[0]->forward = NULL
第168行: update[0]->level[0].forward = x
第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 0
第172行: update[0]->level[0].span = 1
第176行: for条件不满足
第180行: x->backward = update[0]
第181行: if条件不满足, 进入else
第185行: zsl->length++
三. 插入level = 2, score = 3
第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一
第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以这个for循环可以进入一次
第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[0] = 0
第142行: x->level[0]->forward 不为空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的2, 所以while可以进入, 且由于x->level[0].forward->level[0]->foreard不为空, 所以while可以循环两次
第147行: 第一次while循环, rank[0] = 1, 第二次while循环, rank[0] = rank[0] + 1 = 2
第148行: x = 上一步插入的节点
第150行: update[0] = 上一步插入的节点
第156行: level = 2
第157行: level = 2, zsl->level = 1, 所以这个if可以进去
第158行: for循环可以进入一次
第159行: rank[1] = 0
第160行: update[1] = header
第161行: update[1]->level[1].span = zsl->length = 2
第163行: zsl->level = 2
第165行: 新建一个node节点x, level = 2, score = 3
第166行: for循环可以进入两次
第一次for循环:
第167行: x->level[0]->forward = NULL
第168行: update[0]->level[0].forward = x
第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 0
第172行: update[0]->level[0].span = 1
第二次for循环:
第167行: x->level[1]->forward = NULL
第168行: update[1]->level[1].forward = x
第171行: x->level[1].span = update[1]->level[1].span = 2
第172行: update[1]->level[1].span = 3
第176行: for条件不满足
第180行: update[0] != zsl->header, 所以x->backward=update[0]
第181行: if条件不满足
第184行: zsl->header = x
第185行: zsl->length++
四. 插入level=2, score = 1.5
第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一
第139行: i = zsl->level-1 ===> 1, 所以这个for循环可以进入两次
第一次for循环
第141行: i =1, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[1] = 0
第142行: x->level[1]->forward 不为空, x->level[1].forward->score = 3, 大于要插入的0.5, 所以while进不去
第150行: update[1] = header
第二次for循环
第141行: i =0, zsl->level-1 = 1, 两个值不相等. 所以rank[0] = rank[1] = 0
第142行: x->level[0]->forward 不为空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的1.5, 所以while可以进入
第147行: header->level[0].span = 1, rank[0] += 1, 所以rank[0] = 1
第148行: x = header->level[0].forward, 由于此时x的score = 2所以while循环不会再进入
第150行: update[0] = 之前插入的第一个节点, 即score = 1的节点
第156行: level = 2
第157行: level = 2, zsl->level = 2, 所以这个if进不去
第165行: 新建一个node节点x, level = 2, score = 1.5
第166行: for循环可以进入两次
第一次for循环:
第167行: x->level[0]->forward = score为2的节点
第168行: update[0]->level[0].forward = x
第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 1
第172行: update[0]->level[0].span = 1
第二次for循环:
第167行: x->level[1]->forward = 最后一个插入的score=3的节点
第168行: update[1]->level[1].forward = x
第171行: x->level[1].span = update[1]->level[1].span - (1 - 0) = 2
第172行: update[1]->level[1].span = (1-0) + 1 = 2
第176行: for条件不满足
第180行: x->backward = update[0]
第181行: if条件满足
第182行: score=2的节点的backward指向新生成的节点
第185行: length++
到此我们了解了跳跃表的插入过程。
待续
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