Redisbook學習筆記（1）字典（2）

添加新元素到空白字典

當第一次往空字典裏添加鍵值對時，程序會根據dict.h/DICT_HT_INITIAL_SIZE 裏指定的大

小爲d->ht[0]->table 分配空間（在目前的版本中，DICT_HT_INITIAL_SIZE 的值爲4 ）。

如下是字典空白時的樣子：

如下是往空白字典添加了第一個鍵值對以後的樣子：

添加新鍵值對時發生碰撞處理

在哈希表實現中，當兩個不一樣的鍵擁有相同的哈希值時，咱們稱這兩個鍵發生碰撞（collision），

而哈希表實現必須想辦法對碰撞進行處理。

字典哈希表所使用的碰撞解決方法被稱之爲鏈地址法：這種方法使用鏈表將多個哈希值相同的

節點串連在一塊兒，從而解決衝突問題。

假設如今有一個帶有三個節點的哈希表，以下圖：

對於一個新的鍵值對key4 和value4 ，若是key4 的哈希值和key1 的哈希值相同，那麼它們

將在哈希表的0 號索引上發生碰撞。

經過將key4-value4 和key1-value1 兩個鍵值對用鏈表鏈接起來，就能夠解決碰撞的問題：

添加新鍵值對時觸發了rehash 操做

對於使用鏈地址法來解決碰撞問題的哈希表dictht 來講，哈希表的性能依賴於它的大小（size

屬性）和它所保存的節點的數量（used 屬性）之間的比率：

比率在1:1 時，哈希表的性能最好；

若是節點數量比哈希表的大小要大不少的話，那麼哈希表就會退化成多個鏈表，哈希表

自己的性能優點就再也不存在；

舉個例子，對於下面這個哈希表，平均每次失敗查找只須要訪問1 個節點（非空節點訪問2

次，空節點訪問1 次）：

而對於下面這個哈希表，平均每次失敗查找須要訪問5 個節點：

爲了在字典的鍵值對不斷增多的狀況下保持良好的性能，字典須要對所使用的哈希表（ht[0]）

進行rehash 操做：在不修改任何鍵值對的狀況下，對哈希表進行擴容，儘可能將比率維持在1:1

左右。

dictAdd 在每次向字典添加新鍵值對以前，都會對哈希表ht[0] 進行檢查，對於ht[0] 的

size 和used 屬性，若是它們之間的比率ratio = used / size 知足如下任何一個條件的話，

rehash 過程就會被激活：

1. 天然rehash ：ratio >= 1 ，且變量dict_can_resize 爲真。

2. 強制rehash ： ratio 大於變量dict_force_resize_ratio （目前版本中，

dict_force_resize_ratio 的值爲5 ）。

Note: 何時dict_can_resize 會爲假？

在前面介紹字典的應用時也說到過，一個數據庫就是一個字典，數據庫裏的哈希類型鍵

也是一個字典，當Redis 使用子進程對數據庫執行後臺持久化任務時（好比執行BGSAVE

或BGREWRITEAOF 時）， 爲了最大化地利用系統的copy on write 機制， 程序會暫時將

dict_can_resize 設爲假，避免執行天然rehash ，從而減小程序對內存的觸碰（touch）。

當持久化任務完成以後，dict_can_resize 會從新被設爲真。

另外一方面，當字典知足了強制rehash 的條件時，即便dict_can_resize 不爲真（有BGSAVE

或BGREWRITEAOF 正在執行），這個字典同樣會被rehash 。

Rehash 執行過程

字典的rehash 操做實際上就是執行如下任務：

1. 建立一個比ht[0]->table 更大的ht[1]->table ；

2. 將ht[0]->table 中的全部鍵值對遷移到ht[1]->table ；

3. 將原有ht[0] 的數據清空，並將ht[1] 替換爲新的ht[0] ；

通過以上步驟以後，程序就在不改變原有鍵值對數據的基礎上，增大了哈希表的大小。

做爲例子，如下四個小節展現了一次對哈希表進行rehash 的完整過程。

1. 開始rehash

這個階段有兩個事情要作：

1. 設置字典的rehashidx 爲0 ，標識着rehash 的開始；

2. 爲ht[1]->table 分配空間，大小至少爲ht[0]->used 的兩倍；

這時的字典是這個樣子：

Rehash 進行中

在這個階段，ht[0]->table 的節點會被逐漸遷移到ht[1]->table ，由於rehash 是分屢次進

行的（細節在下一節解釋），字典的rehashidx 變量會記錄rehash 進行到ht[0] 的哪一個索引

位置上。

如下是rehashidx 值爲2 時，字典的樣子：

注意除了節點的移動外，字典的rehashidx 、ht[0]->used 和ht[1]->used 三個屬性也產生

了變化。

3. 節點遷移完畢

到了這個階段，全部的節點都已經從ht[0] 遷移到ht[1] 了：

4. Rehash 完畢

在rehash 的最後階段，程序會執行如下工做：

1. 釋放ht[0] 的空間；

2. 用ht[1] 來代替ht[0] ，使原來的ht[1] 成爲新的ht[0] ；

3. 建立一個新的空哈希表，並將它設置爲ht[1] ；

4. 將字典的rehashidx 屬性設置爲-1 ，標識rehash 已中止；

如下是字典rehash 完畢以後的樣子：

對比字典rehash 以前和rehash 以後，新的ht[0] 空間更大，而且字典原有的鍵值對也沒有被

修改或者刪除。