链表 linkedlist | 彩潭有鲤的札记

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队列和栈实现

Redis列表可以被当做栈、队列来使用，如果列表的元素是“右进左出”那就是队列模型；如果元素是“右进右出”那就是栈模型：

右进左出

右进右出

Redis 链表和链表节点的实现

每个链表节点使用一个 adlist.h/listNode 结构来表示：

多个 listNode 可以通过 prev 和 next 指针组成双端链表：

虽然仅仅使用多个 listNode 结构就可以组成链表，但使用 adlist.h/list 来持有链表的话，操作起来会更方便：

list 结构为链表提供了表头指针 head 、表尾指针 tail ，以及链表长度计数器 len ，而 dup 、 free 和 match 成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数：

dup 函数用于复制链表节点所保存的值

free 函数用于释放链表节点所保存的值

match 函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等

一个 list 结构和三个listNode 结构组成的链表：

Redis 的链表实现的特性可以总结如下：

双端：链表节点带有 prev 和 next 指针，获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是

无环：表头节点的 prev 指针和表尾节点的 next 指针都指向 NULL ，对链表的访问以 NULL 为终点

带表头指针和表尾指针：通过 list 结构的 head 指针和 tail 指针，程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为

带链表长度计数器：程序使用 list 结构的 len 属性来对 list 持有的链表节点进行计数，程序获取链表中节点数量的复杂度

多态：链表节点使用 void* 指针来保存节点值，并且可以通过 list 结构的 dup 、 free 、 match 三个属性为节点值设置类型特定函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值

链表的缺陷也是有的：

链表每个节点之间的内存都是不连续的，意味着无法很好利用 CPU 缓存。能很好利用 CPU 缓存的数据结构就是数组，因为数组的内存是连续的，这样就可以充分利用 CPU 缓存来加速访问。

还有一点，保存一个链表节点的值都需要一个链表节点结构头的分配，内存开销较大。

因此，Redis 3.0的List对象在数据量比较少的情况下，会采用「压缩列表」作为底层数据结构的实现，它的优势是节省内存空间，并且是内存紧凑型的数据结构。

不过，压缩列表存在性能问题，所以 Redis 在 3.2 版本设计了新的数据结构 quicklist，并将 List 对象的底层数据结构改由 quicklist 实现。

然后在 Redis 5.0 设计了新的数据结构 listpack，沿用了压缩列表紧凑型的内存布局，最终在最新的 Redis 版本，将 Hash 对象和 Zset 对象的底层数据结构实现之一的压缩列表，替换成由 listpack 实现。

链表和链表节点的 API

函数	作用	时间复杂度
`listSetDupMethod`	将给定的函数设置为链表的节点值复制函数
`listGetDupMethod`	返回链表当前正在使用的节点值复制函数	复制函数可以通过链表的 `dup` 属性直接获得，
`listSetFreeMethod`	将给定的函数设置为链表的节点值释放函数
`listGetFree`	返回链表当前正在使用的节点值释放函数	释放函数可以通过链表的 `free` 属性直接获得，
`listSetMatchMethod`	将给定的函数设置为链表的节点值对比函数
`listGetMatchMethod`	返回链表当前正在使用的节点值对比函数	对比函数可以通过链表的 `match` 属性直接获得，
`listLength`	返回链表的长度（包含了多少个节点）	链表长度可以通过链表的 `len` 属性直接获得，
`listFirst`	返回链表的表头节点	表头节点可以通过链表的 `head` 属性直接获得，
`listLast`	返回链表的表尾节点	表尾节点可以通过链表的 `tail` 属性直接获得，
`listPrevNode`	返回给定节点的前置节点	前置节点可以通过节点的 `prev` 属性直接获得，
`listNextNode`	返回给定节点的后置节点	后置节点可以通过节点的 `next` 属性直接获得，
`listNodeValue`	返回给定节点目前正在保存的值	节点值可以通过节点的 `value` 属性直接获得，
`listCreate`	创建一个不包含任何节点的新链表
`listAddNodeHead`	将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表头
`listAddNodeTail`	将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表尾
`listInsertNode`	将一个包含给定值的新节点添加到给定节点的之前或者之后
`listSearchKey`	查找并返回链表中包含给定值的节点	， `N` 为链表长度
`listIndex`	返回链表在给定索引上的节点	， `N` 为链表长度
`listDelNode`	从链表中删除给定节点
`listRotate`	将链表的表尾节点弹出，然后将被弹出的节点插入到链表的表头，成为新的表头节点
`listDup`	复制一个给定链表的副本	， `N` 为链表长度
`listRelease`	释放给定链表，以及链表中的所有节点	， `N` 为链表长度