复杂度Redis极速添加O1时间复杂度改善性能（redis添加时间）

Redis是一个流行的键值数据库，它被广泛用于高性能应用程序中。然而，随着数据集大小不断增加，添加新的数据成为性能瓶颈之一。因此，针对Redis的O(1)时间复杂度进行改进已成为必要的任务。本文将介绍Redis如何通过改善性能来实现O(1)时间复杂度，为您带来更快速的响应体验。

Redis的性能瓶颈及原因

随着Redis中存储的数据量增加，Redis的性能会受到影响。特别是，添加新的数据会导致Redis响应时间增加。主要有以下两个原因：

1. Redis 使用空间与哈希表数组大小的关系

在 Redis 中，每一个数据对象都被存储在键值哈希表中。哈希表采用了一种动态大小的实现方式，也就是说，随着存储的数据量增加，Redis 会自动调整哈希表的大小。这是因为哈希表中每个 bucket 存的是链表，在链表长度大于一定长度的时候，会转为红黑树，而哈希表数组的大小必须是质数——这样才能够使数据合理地分布到各个 bucket 中。

2. Redis 频繁的扩容操作

当 Redis 哈希表大小不足以容纳新的数据时，Redis 的哈希表需要进行扩容操作。这个扩容操作会导致 Redis 的响应时间增加。而且，随着扩容操作次数的增加，Redis 的性能也会受到影响。

针对性能瓶颈的解决办法

为了解决性能瓶颈问题，可以采用以下两种方法，使 Redis 的添加操作具有 O(1) 时间复杂度：

1. Murmurhash3 算法

当 Redis 存储的数据量较大时，哈希算法的效率会影响 Redis 的 O(1) 时间复杂度。因此，引入一个高效的哈希算法可以改进性能。MurmurHash3算法是一种高效的非加密型哈希函数，与其他哈希算法相比，具备高效、稳定、分布均匀等优点。因此，在 Redis 中使用 MurmurHash3 算法可以提高哈希表效率，并且使 Redis 的添加操作具有 O(1) 时间复杂度。

2. 基于murmurhash3 的哈希表实现

Redis 为了避免频繁的扩容，它采用了渐进式哈希表扩展技术来进行哈希表的大小变更。在旧版本中，Redis 采用 2 倍大小自增的方式来扩展哈希表大小。这种方式的问题在于，每次扩展哈希表大小都会导致 Redis 执行 rehash 操作，这个操作的时间复杂度是 O(N) 的。N 是当前哈希表大小。而在新版本中， Redis 采用了 MurmurHash2/BerkeleyDB 所使用的 murmurhash3 作为哈希函数。同时，Redis 基于 murmurhash3 实现了一种新的哈希表算法，该算法采用渐进式哈希表扩展，并支持哈希表大小变更的任务优化。

下面是 Redis 2.6 中使用基于 murmurhash3 的哈希表实现的程序示例：

#include "murmurhash3.h"
……

static uint32_t hashFunction(const void *key, uint32_t keyLength) {
    uint32_t hash;
    MurmurHash3_x86_32(key, keyLength, 0, &hash);
    return hash;
}

……

dictType redisDictType = {
    hashFunction,
    NULL,
    NULL,
    dictEncObjKeyCompare,
    dictFreeEncObj,
    dictFreeEncObj
};
……

dict = dictCreate(&redisDictType, NULL);

这个程序示例中，首先使用 MurmurHash3 算法来实现哈希函数。其中，`hashFunction` 函数用于计算键值的哈希值。接着，通过 `redisDictType` 结构体指定了控制字典的回调函数。这些函数用于控制字典中元素的比较、内存释放等操作。通过 `dictCreate` 函数创建字典对象，并将哈希函数和回调函数绑定到字典对象中。

总结

Redis 是一种高性能的键值数据库，它的响应时间短是其最大的优势。但是，随着数据集的增加，Redis 添加新数据的操作成为了性能瓶颈。本文介绍了两种方法来改善 Redis 的性能，使其保持 O(1) 的时间复杂度。其中，使用 MurmurHash3 算法可提高哈希表效率，基于 murmurhash3 的哈希表实现在扩容操作方面具有优势。