Redis中的双端链表实现

adlist作为Redis中的双端链表，在Redis中被广泛的应用到了很多地方，比如 slowlog的存储，主从复制中报错客户端，list数据结构的实现等，很多都与此相关，所以也是非常重要的一个数据结构。

一）、Redis中双端链表的数据结构

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双端链表（以下代码定义在 src/adlist.h）：

typedef struct list {
    listNode *head;    //指向链表的第一个节点
    listNode *tail;    //指向链表的最后一个节点
    //复制链表节点时候的回调函数，由于链表节点可以任意类型的数据，不同类型操作不同，故而用回调函数去特殊处理
    void *(*dup)(void *ptr);
    void (*free)(void *ptr);     //释放链表节点内存时候的回调函数，理由同上
    int (*match)(void *ptr, void *key);    //比较链表节点值的回调函数，用于自定义比较，理由同上
    unsigned long len;  //当前列表节点数量
} list;

双端链表的节点（以下代码定义在 src/adlist.h）：

typedef struct listNode {
    struct listNode *prev;   //当前节点的上一个节点
    struct listNode *next;   //当前节点的下一个节点
    void *value;     //当前节点存储的值，可以任意类型
} listNode;

list 通过 head 和 tail两个指针分别指向链表的头尾两端，使得遍历链表可以从正反两个顺序进行遍历，而 listNode 的void *value，则可以保存任意数据，并可以通过dup，free，match来自定义如何处理listNode的值。

二、双端链表的简单操作

创建链表（以下代码定义在 src/adlist.c）：

list *listCreate(void)
{
    struct list *list;    //初始化链表
    
    //为链表分配内存
    if ((list = zmalloc(sizeof(*list))) == NULL)
        return NULL;
    //为空链表设置初始值
    list->head = list->tail = NULL;
    list->len = 0;
    list->dup = NULL;
    list->free = NULL;
    list->match = NULL;
    return list;
}

追加到链表结尾（以下代码定义在 src/adlist.c）：

list *listAddNodeTail(list *list, void *value)
{
    listNode *node;    //初始化node节点

    //为新的node节点分配内存
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
        return NULL;
    //为node节点设置值
    node->value = value;
    
    if (list->len == 0) {
        //如果空链表则 将头尾指向 新节点 并后继前驱节点设置为NULL
        list->head = list->tail = node;
        node->prev = node->next = NULL;
    } else {
        //否则将节点的前驱节点设置为原来的尾部节点
        node->prev = list->tail;
        //由于追加到尾部，后继节点为NULL
        node->next = NULL;
        //之前的尾部节点的后继节点设置为新增的节点
        list->tail->next = node;
        //将列表的尾部节点指针指向新增的节点
        list->tail = node;
    }
    //增加链表长度
    list->len++;
    return list;
}

遍历链表：

常用的遍历链表有两种方式，一个是根据链表长度通过while循环去手动遍历，还有一种是用Redis双端链表提供的迭代器来遍历。

手动遍历（以下代码定义在 src/adlist.c 中的 内存释放函数）：

void listRelease(list *list)
{
    unsigned long len;
    //current表示当前遍历的游标指针，next表示下次遍历的游标指针（next作为临时变量用于保存下一个节点）
    listNode *current, *next;
    //将current指向头部节点
    current = list->head;
    //计算长度（其实就是 listLength(list)）
    len = list->len;
    //通过长度递减的方式进行遍历，便利到长度为0的时候，遍历结束
    while(len--) {
        //保存下次循环的节点指针
        next = current->next;
        //释放掉当前节点，如果设置释放节点的回调函数，则执行用户自定义的函数
        if (list->free) list->free(current->value);
        zfree(current);
        //将游标指向下个节点
        current = next;
    }
    zfree(list);
}

迭代器方式遍历请见下文。

三）、双端链表的迭代器

Redis 为了方便对链表的迭代，对链表进行了迭代器的封装，迭代器结构如下（以下代码定义在 src/adlist.h）：

typedef struct listIter {
    listNode *next;    //迭代器指向的下一个节点
    //迭代方向，由于双端链表保存了head和tail的值，所以可以进行两个方向的迭代
    //AL_START_HEAD表示从头向后遍历，AL_START_TAIL表示从尾部向前遍历
    int direction;
} listIter;

迭代器使用实例：

//l表示list结构，n表示listNode结构，listNode的值保存的是sds字符串
//创建迭代器对象
iter = listGetIterator(l, AL_START_HEAD);
//循环获取下一个需要遍历的节点
while ((n = listNext(iter))) {
    //输出返回的节点n的value值
    printf("Node Value: %s\n", listNodeValue(n));
}

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