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前言

hello，又見面了。不要問為什么，問就是勤勞。馬上要開啟爆更模式啦。

在Redis中鏈表List的應(yīng)用非常廣泛，但是Redis是采用C語言來寫，底層采用雙向鏈表實(shí)現(xiàn)(這邊提一嘴，如果是科班出身或者大學(xué)有學(xué)過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同學(xué)，可以劃走啦)。我們今天的重點(diǎn)就是雙向鏈表。

API使用

先來使用一下API。如果之前有用過的同學(xué)，可以直接跳到下一小節(jié)。

lpush左側(cè)插入數(shù)據(jù)

使用lpush命令往list的左側(cè)中插入a，b，c三個字符，這邊注意順序，查詢出來的是c，b，a。下面會說為什么，先挖個坑。

rpush右側(cè)插入數(shù)據(jù)

使用rpush命令往list中插入d，e兩個字符，查詢出來的順序是和我們想的一樣，最后兩位是d，e。

刪除某個數(shù)據(jù)

使用lrem命令刪除a字符，那么中間1代表什么意思呢?其為count，表示移除列表中與a相等的元素個數(shù)。即如果count>0，表示從表頭開始向表尾搜索，移除count個與a相等的元素。如果count<0，表示從表尾開始向表頭搜索，移除count個與a相等的元素。如果count=0，移除所有與a相等的元素，因?yàn)槭且瞥?，所以不管從表頭還是表尾，結(jié)果是一樣的。

修改某個數(shù)據(jù)

使用lset命令將mylist的下標(biāo)為1的元素修改為dd，原來list為c ,b，d，e，修改后的結(jié)果為c，dd，d，e。

具體邏輯圖

這邊看不懂沒關(guān)系，下面會針對每個模塊詳細(xì)說明。

雙向鏈表的定義

節(jié)點(diǎn)ListNode

包括頭指針prev，尾指針next，當(dāng)前的值value，如下圖所示。每個節(jié)點(diǎn)都有兩個指針，既能從表頭根據(jù)尾指針找到表尾，又能從表尾根據(jù)頭指針prev找到表頭，如果將他們連起來，就構(gòu)成了雙向鏈表。

具體代碼如下：

//定義鏈表節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)體  
typedef struct listNode { 
    //前面一個節(jié)點(diǎn)的指針  
    struct listNode *prev; 
    //后面一個節(jié)點(diǎn)的指針  
    struct listNode *next; 
    //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值的指針 ，因?yàn)橹档念愋筒淮_定  
    void *value; 
} listNode; 

整體架構(gòu)

包括頭指針head，尾指針tail，整個鏈表長度len，一些函數(shù)(個人認(rèn)為不重要，如果有知道的小伙伴歡迎評論)，如下圖所示。頭指針head指向整個鏈表的第一個節(jié)點(diǎn)，尾指針tail指向整個鏈表的最后一個節(jié)點(diǎn)。

具體代碼如下：

//定義鏈表，對鏈表節(jié)點(diǎn)的再封裝 
typedef struct list { 
    listNode *head;//頭指針 
    listNode *tail;//尾指針 
    void *(*dup)(void *ptr);//節(jié)點(diǎn)拷貝函數(shù) 
    void (*free)(void *ptr);//釋放節(jié)點(diǎn)值函數(shù) 
    int (*match)(void *ptr, void *key);//判斷兩個節(jié)點(diǎn)是否相等函數(shù) 
    unsigned long len;//鏈表長度 
} list; 

雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)

創(chuàng)建表頭

我們創(chuàng)建list表結(jié)構(gòu)，首先需要判斷當(dāng)前是否有可分配的空間來創(chuàng)建，使用zmalloc方法來分配空間，如果分配不了，則返回NULL，如果可以分配，則繼續(xù)。接著賦值list的頭節(jié)點(diǎn)head和尾節(jié)點(diǎn)tail為NULL，len為0，賦值相關(guān)函數(shù)為NULL。最后返回結(jié)果list。

//創(chuàng)建一個表頭，返回值是鏈表結(jié)構(gòu)的指針 
list *listCreate(void) 
{ 
    struct list *list; 
    //嘗試分配空間 
    if ((list = zmalloc(sizeof(*list))) == NULL) 
        return NULL; 
    //相關(guān)屬性賦值 
    list->head = list->tail = NULL; 
    list->len = 0; 
    list->dup = NULL; 
    list->free = NULL; 
    list->match = NULL; 
    //最終結(jié)果返回 
    return list; 

清空表

傳入list的指針，首先定義當(dāng)前節(jié)點(diǎn)current，使其指向頭指針，定義len，使其等于list的長度。接著進(jìn)行循環(huán)，每次len減一，定義新節(jié)點(diǎn)next，始終指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)current的下一個節(jié)點(diǎn)，如果有值，則釋放該節(jié)點(diǎn)，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)current后移，next節(jié)點(diǎn)同樣后移。直到len為0，釋放完所有節(jié)點(diǎn)，退出循環(huán)。最后賦值list的頭節(jié)點(diǎn)head和尾節(jié)點(diǎn)tail為NULL，len為0。

注意：這邊和SDS一樣，清空并不是直接刪除list，而是刪除其數(shù)據(jù)，外層的list結(jié)構(gòu)仍然存在。這其實(shí)上是惰性刪除。

void listEmpty(list *list) 
{ 
    unsigned long len; 
    //定義兩個節(jié)點(diǎn)指針current和next 
    listNode *current, *next; 
    //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指針current指向list的頭節(jié)點(diǎn)位置，即list的第一個數(shù)據(jù) 
    current = list->head; 
    //len為list的長度 
    len = list->len; 
    //開始循環(huán)，每次len減1 
    while(len--) { 
        //先讓下一個指針指向下一個節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榈紫轮苯俞尫女?dāng)前節(jié)點(diǎn)，如果不在此處復(fù)制，底下就獲取不到了 
        next = current->next; 
        //釋放當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值 
        if (list->free) list->free(current->value); 
        //釋放當(dāng)前節(jié)點(diǎn) 
        zfree(current); 
        //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)等于剛才的下一個節(jié)點(diǎn)next，即開始往后移，開始下一輪循環(huán) 
        current = next; 
    } 
    //釋放完給頭指針head,尾指針tail賦值為NULL 
    list->head = list->tail = NULL; 
    //len賦值0 
    list->len = 0; 
} 

添加元素到表頭

添加元素到表頭，首先新建一個新節(jié)點(diǎn)node，判斷是否有內(nèi)存分配，如果有，則繼續(xù)，如果沒有，則返回NULL，退出方法。這邊新節(jié)點(diǎn)是用來存在輸入?yún)?shù)中的value的，所以需要內(nèi)存。接著將新節(jié)點(diǎn)node的value值賦值為輸入?yún)?shù)value。最后需要調(diào)整list的頭指針，尾指針，原來第一個節(jié)點(diǎn)的指針情況(這邊看下圖，描述起來有點(diǎn)混亂，圖片一目了然)。最最后，就是list的len加1，返回list。

舉個例子，如果要在list中插入節(jié)點(diǎn)f，首先將節(jié)點(diǎn)的頭指針賦值為空(對應(yīng)步驟1)，然后將新節(jié)點(diǎn)的尾指針next指向第一個節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)步驟2)，將第一個節(jié)點(diǎn)的prev指向新節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)步驟3)，最后將list的頭指針head指向新節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)步驟4)。這邊需要注意的是，步驟2和步驟3需要在步驟4前面，不然會找到第一個節(jié)點(diǎn)。

具體代碼如下：

//添加一個元素到表頭 
list *listAddNodeHead(list *list, void *value) 
{ 
    listNode *node; 
 
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL) 
        return NULL; 
    node->value = value;//為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)賦值 
    //如果當(dāng)前l(fā)ist為空 
    if (list->len == 0) { 
        list->head = list->tail = node;//頭尾指針都指向該節(jié)點(diǎn) 
        node->prev = node->next = NULL;//當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的頭尾指針都為null 
    } else {//如果當(dāng)前l(fā)ist不為空 
        node->prev = NULL;//新節(jié)點(diǎn)的頭指針為null 
        node->next = list->head;//新節(jié)點(diǎn)的尾指針指向原來的尾指針 
        list->head->prev = node;//原來的第一個節(jié)點(diǎn)的頭指針指向新節(jié)點(diǎn) 
        list->head = node;//鏈表的頭指針指向新節(jié)點(diǎn) 
    } 
    list->len++;//list長度+1 
    return list; 
} 

添加元素到表尾

添加元素到表尾，首先新建一個新節(jié)點(diǎn)node，判斷是否有內(nèi)存分配，如果有，則繼續(xù)，如果沒有，則返回NULL，退出方法。這邊新節(jié)點(diǎn)是用來存在輸入?yún)?shù)中的value的，所以需要內(nèi)存。接著將新節(jié)點(diǎn)node的value值賦值為輸入?yún)?shù)value。最后需要調(diào)整list的頭指針，尾指針，原來最后一個節(jié)點(diǎn)的指針情況(這邊看下圖，描述起來有點(diǎn)混亂，圖片一目了然)。最最后，就是list的len加1，返回list。

舉個例子，如果要在list中插入節(jié)點(diǎn)f，首先將節(jié)點(diǎn)的尾指針賦值為空(對應(yīng)步驟1)，然后將新節(jié)點(diǎn)的頭指針指向最后一個節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)步驟2)，將最后一個節(jié)點(diǎn)的next指向新節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)步驟3)，最后將list的尾指針tail指向新節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)步驟4)。

步驟如下：

//添加元素到表尾 
list *listAddNodeTail(list *list, void *value) 
{ 
    //新建節(jié)點(diǎn)node 
    listNode *node; 
    //嘗試分配內(nèi)存 
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL) 
        return NULL; 
    //為新節(jié)點(diǎn)node賦值 
    node->value = value; 
    //調(diào)整指針 
    if (list->len == 0) { 
        list->head = list->tail = node; 
        node->prev = node->next = NULL; 
    } else { 
        node->prev = list->tail; 
        node->next = NULL; 
        list->tail->next = node; 
        list->tail = node; 
    } 
    //len加1 
    list->len++; 
    return list; 
} 

插入

為list的某個節(jié)點(diǎn)old_node的after(大于0為前面新增，小于0為后面新增)新增新值value，首先新建一個新節(jié)點(diǎn)node，判斷是否有內(nèi)存分配，如果有，則繼續(xù)，如果沒有，則返回NULL，退出方法。這邊新節(jié)點(diǎn)是用來存在輸入?yún)?shù)中的value的，所以需要內(nèi)存。接著根據(jù)after的值確定是在節(jié)點(diǎn)old_node的前面新增數(shù)據(jù)，還是在節(jié)點(diǎn)old_node的后面新增數(shù)據(jù)，具體的是指針的調(diào)整。最后len加1，返回list。

//在list的某個位置old_node的after(前后)插入value值 
list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) { 
    listNode *node; 
 
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL) 
        return NULL; 
    node->value = value; 
    if (after) {//大于0 
        node->prev = old_node; 
        node->next = old_node->next; 
        if (list->tail == old_node) { 
            list->tail = node; 
        } 
    } else {//小于0 
        node->next = old_node; 
        node->prev = old_node->prev; 
        if (list->head == old_node) { 
            list->head = node; 
        } 
    } 
    if (node->prev != NULL) { 
        node->prev->next = node; 
    } 
    if (node->next != NULL) { 
        node->next->prev = node; 
    } 
    list->len++; 
    return list; 
} 

刪除

從list中刪除節(jié)點(diǎn)node，如果該節(jié)點(diǎn)的前面存在節(jié)點(diǎn)，使其前面一個節(jié)點(diǎn)的next指針指向node后面一個節(jié)點(diǎn)的地址，其實(shí)就是跳過了node節(jié)點(diǎn)，如果該節(jié)點(diǎn)的前面不存在節(jié)點(diǎn)，則將list的頭指針指向node的下一節(jié)點(diǎn)地址。同樣的，如果該節(jié)點(diǎn)的后面存在節(jié)點(diǎn)，邏輯一樣的。最后釋放要刪除的節(jié)點(diǎn)node內(nèi)存，len減1。

//從鏈表list中刪除某個節(jié)點(diǎn)node 
void listDelNode(list *list, listNode *node) 
{ 
    //如果該節(jié)點(diǎn)的前面存在節(jié)點(diǎn) 
    if (node->prev) 
        node->prev->next = node->next; 
    else 
        list->head = node->next; 
    //如果該節(jié)點(diǎn)的前面存在節(jié)點(diǎn) 
   if (node->next) 
        node->next->prev = node->prev; 
    else 
        list->tail = node->prev; 
    //釋放當(dāng)前節(jié)點(diǎn)node的值 
    if (list->free) list->free(node->value); 
    //釋放內(nèi)存 
    zfree(node); 
     //len-1 
    list->len--; 
} 

總結(jié)

該篇主要講了Redis的list數(shù)據(jù)類型的底層實(shí)現(xiàn)雙向鏈表adlist，先從list的一些API使用，引出雙向鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而結(jié)合源碼對雙向鏈表進(jìn)行描述，包括節(jié)點(diǎn)listNode和list的頭指針和尾指針，最后針對list的往表頭插入元素，往表尾插入元素，刪除，修改等方法進(jìn)行源碼解析，使其對雙向鏈表有更清晰的認(rèn)識。

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