【Redis學習筆記】Redis跳表簡析（插入過程）

yunhao 發布于2019-06-28 18:29 / 1181人閱讀

摘要：作者順風車運營研發團隊閆昌和的定義如下的創建從代碼中可以看出，創建節點的內存為本身大小個大小函數創建一個新節點節點的為為循環遍創建結果如圖函數

作者：順風車運營研發團隊閆昌

node和list的定義如下:

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的創建:

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;
}

從代碼中可以看出，創建節點的內存為node本身大小+level個(struct zskiplistLevel)大小；

2、createList函數

/* 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);//創建一個新節點, 節點的level為32, score為0
    for (j = 0; j < ZSKIPLIST_MAXLEVEL; j++) {//循環32遍
        zsl->header->level[j].forward = NULL;
        zsl->header->level[j].span = 0;
    }
    zsl->header->backward = NULL;
    zsl->tail = NULL;
    return zsl;
}

創建結果如圖：

3、zslInsert函數

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;
}

下面詳細闡述下插入過程：

一. 插入節點: level = 1, score = 1

第138行: x = zsl->header, 現在將x賦值為header, 參考圖一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以這個for循環可以進入一次

第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 兩個值相等. 所以rank[0] = 0

第142行: x->level[0]->forward = NULL, 所以這個while進不去

第150行: update[0] = x, 所以現在update[0]的值為header指向的節點

第156行. level = 1

第157行: zsl->level = 1, 所以這個if進不去

第165行: 新建一個node節點x, level = 1, score = 1

第166行: for循環可以進入一次

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條件不滿足

第180行: x->backward = NULL

第181行: if條件不滿足, 進入else

第185行: zsl->length++

二. 插入level = 1, score = 2

第138行: x = zsl->header, 現在將x賦值為header, 參考圖一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以這個for循環可以進入一次

第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 兩個值相等. 所以rank[0] = 0

第142行: x->level[0]->forward 不為空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的2, 所以while可以進入

第147行: rank[0] = 1

第148行: x = 上一步插入的節點

第150行: update[0] = 上一步插入的節點

第156行: level = 1

第157行: zsl->level = 1, 所以這個if進不去

第165行: 新建一個node節點x, level = 1, score = 2

第166行: for循環可以進入一次

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條件不滿足

第180行: x->backward = update[0]

第181行: if條件不滿足, 進入else

第185行: zsl->length++

三. 插入level = 2, score = 3

第138行: x = zsl->header, 現在將x賦值為header, 參考圖一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以這個for循環可以進入一次

第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 兩個值相等. 所以rank[0] = 0

第142行: x->level[0]->forward 不為空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的2, 所以while可以進入, 且由于x->level[0].forward->level[0]->foreard不為空, 所以while可以循環兩次

第147行: 第一次while循環, rank[0] = 1, 第二次while循環, rank[0] = rank[0] + 1 = 2

第148行: x = 上一步插入的節點

第150行: update[0] = 上一步插入的節點

第156行: level = 2

第157行: level = 2, zsl->level = 1, 所以這個if可以進去

第158行: for循環可以進入一次

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: 新建一個node節點x, level = 2, score = 3

第166行: for循環可以進入兩次

第一次for循環:

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循環:

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條件不滿足

第180行: update[0] != zsl->header, 所以x->backward=update[0]

第181行: if條件不滿足

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, 現在將x賦值為header, 參考圖一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 1, 所以這個for循環可以進入兩次

第一次for循環

第141行: i =1, zsl->level-1 = 0, 兩個值相等. 所以rank[1] = 0

第142行: x->level[1]->forward 不為空, x->level[1].forward->score = 3, 大于要插入的0.5, 所以while進不去

第150行: update[1] = header

第二次for循環

第141行: i =0, zsl->level-1 = 1, 兩個值不相等. 所以rank[0] = rank[1] = 0

第142行: x->level[0]->forward 不為空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的1.5, 所以while可以進入

第147行: header->level[0].span = 1, rank[0] += 1, 所以rank[0] = 1

第148行: x = header->level[0].forward, 由于此時x的score = 2所以while循環不會再進入

第150行: update[0] = 之前插入的第一個節點, 即score = 1的節點

第156行: level = 2

第157行: level = 2, zsl->level = 2, 所以這個if進不去

第165行: 新建一個node節點x, level = 2, score = 1.5

第166行: for循環可以進入兩次

第一次for循環:

第167行: x->level[0]->forward = score為2的節點

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循環:

第167行: x->level[1]->forward = 最后一個插入的score=3的節點

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條件不滿足

第180行: x->backward = update[0]

第181行: if條件滿足

第182行: score=2的節點的backward指向新生成的節點

第185行: length++

到此我們了解了跳躍表的插入過程。

待續

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