从源码看跳表Redis的深度分析（redis源码分析 跳表）

跳表是一种用于快速查找的数据结构，被广泛应用于Redis中的有序集合、zset等数据类型中，能够提高数据的查找效率。本篇文章将从Redis的源码角度出发，对跳表这一数据结构进行深度剖析。

1. 什么是跳表

跳表（skip list）是一种使用空间换取时间的数据结构，其基本结构是单向的链表，每个节点中不仅有自己的数据，还有一个指向该节点下一个有数据节点的指针。与普通链表不同的是，跳表每隔一段距离设置一个指向后面节点的指针，这些指针称为“跳跃指针”，通过这些跳跃指针可以直接跨越一定距离，在查找时起到了加速的作用。

2. Redis中的跳表

在Redis中，跳表被广泛应用于有序集合、zset等数据类型中。在Redis的源码中，跳表的定义如下：

typedef struct zskiplist {
    struct zskiplistNode *header, *tl;
    unsigned long length;
    int level;
} zskiplist;

其中，header表示跳表的最高层，tl表示跳表的最底层，length表示跳表的元素数量，level表示跳表的层数。

跳表的节点定义如下：

typedef struct zskiplistNode {
    sds ele;
    double score;
    struct zskiplistNode *backward;
    struct zskiplistLevel {
        struct zskiplistNode *forward;
        unsigned int span;
    } level[];
} zskiplistNode;

其中，ele表示节点中的元素值，score表示元素的分值，backward表示该节点在底层跳表中前一个节点的指针，level表示该节点在各层中的指针。

在Redis中，跳表中的层数是可以动态变化的，也就是说，如果有新元素的加入，有可能会增加跳表的层数，以便更高效地查找元素。

3. Redis中的跳表操作

在Redis中，跳表的操作主要包括以下几项：

– skipListCreate函数：用于创建跳表

– skipListInsert函数：用于向跳表中插入新元素

– skipListDelete函数：用于从跳表中删除元素

– skipListFind函数：用于查找跳表中的元素

– skipListGetRank函数：用于获取元素在跳表中的排名

– skipListGetElementByRank函数：用于获取跳表中指定排名的元素

在Redis的源码中，这些函数的实现都是基于跳表的结构和特点进行设计的，比较精妙和高效。

4. 跳表VS其他数据结构

跳表在Redis中的应用比较广泛，主要有如下几个优点：

– 跳表的结构简单，容易实现，并且能够提高查找效率。

– 跳表的空间复杂度比平衡树更小，因为跳表不需要保存平衡信息。

– 跳表可以动态调整层数，从而更好地适应数据集合的动态变化。

但是，跳表也有一些缺点：

– 跳表的实现稍微有点复杂，需要考虑很多特殊情况。

– 跳表的查找效率可能较平衡树稍逊一筹。

– 跳表的实现需要使用随机数，这会带来一些额外的开销。

因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择不同的数据结构，以提高程序的效率和稳定性。

5. 总结

跳表是一种高效的数据结构，在Redis中得到了广泛的应用。从Redis的源码出发，我们了解了跳表的定义、操作和特点，以及跳表与其他数据结构的比较。在实际编程中，我们需要根据具体情况选用不同的数据结构，从而更好地提升程序的性能和稳定性。