这个章节要学习到的源码都是在dict.h和dict.c两个文件中
在java语言或者其他支持关联数组的的语言中，我们最先知道的就是关联数组（字典）就是key-value的“数组”，那么，在Redis中又是如何一步一步来实现的呢？我们先分解一下，关联数组（字典）就是key-value的“数组”，这句话，首先必须要有key-value这个结构
//key-value结构
typedef struct dictEntry {
// 键
void *key;
// 值
union {
void *val;
uint64_t u64;
int64_t s64;
} v;
// 为什么需要这个呢？这是用来解决键冲突的问题的
struct dictEntry *next;
} dictEntry;
上面定义的这个结构，key代表键，值可以是一个指针，也可以是一个uint64_t的整数，也可以是一个int64_t的整数。那么，next的具体作用是什么呢？这个指针的作用是可以将多个哈希值相同的键值对连接在一起，可以用来解决键冲突的问题。
接下来的问题就是，如何构建一个“数组”？在Redis中的定义见下面的代码：
typedef struct dictht {
// 数组
dictEntry **table;
// 大小
unsigned long size;
unsigned long sizemask;
//已有节点的数量
unsigned long used;
} dictht;
上面的table就是一个数组，每个数组的元素就是一个指向dictEntry的指针。而size属性则记录了table中的大小，为什么会有这个玩意儿呢？我们平时经常听到有叫“哈希桶”，这个的作用就是“哈希桶”的作用，用来标明这个哈希表有多少个桶，那么，used又是什么呢？他代表了table中现在的元素个数（不过，我觉得更应该叫做已经占用了多少个索引了）。现在还差一个sizemask，他是神马呢？他是和哈希是密切相关的，sizemark的大小始终等于size-1,至于和哈希有关的东西，后面用到再来说。
下一步，就应该是我们的终极实现目标-关联数组（字典），在Redis中，他是这样来定义的：
typedef struct dict {
dictType *type;
void *privdata;
dictht ht[2];
int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
int iterators; /* number of iterators currently running */
} dict;
我们知道，要实现一个通用的字典，你定义的时候，是不能使用具体类型的，因而，也就不能指定特定的操作，因此，在在Redis的字典里，针对不同的类型，你是可以自己配置自己的操作的，type属性就是起到这个作用，他的定义如下：
//针对不同的字典类型，绑定不同的操作函数
typedef struct dictType {
// 计算哈希值的函数
unsigned int (*hashFunction)(const void *key);
// 复制键的函数
void *(*keyDup)(void *privdata, const void *key);
// 复制值的函数
void *(*valDup)(void *privdata, const void *obj);
// 对比键的函数
int (*keyCompare)(void *privdata, const void *key1, const void *key2);
// 销毁键的函数
void (*keyDestructor)(void *privdata, void *key);
// 销毁值的函数
void (*valDestructor)(void *privdata, void *obj);
} dictType;
那么，privdata属性用来干什么呢？我们从针对不同的类型可以绑定的不同的函数来看，我们先把这个属性看做一个存储一般数据的属性了。
真正用来存储数据的就是ht数组，他有两个dictht类型的元素，为什么需要两个？其中的一个用来存储真实的key-value，另外一个是用来rehash用的。
rehashidx这个整数用来干嘛呢？用来标明rehash的进度，如果这个字典没有rehash，那么他的值就是-1.
iterators整数用来记录正在使用在当前字典上的迭代器。
从key-value结构定义到key-value的数组（table）定义，再到字典定义，实现路线已经很清楚了。根据上面的定义我们可以看到，到目前为止，我们还有三个关键的实现或者概念没有讲清楚，分别是哈希和冲突、重哈希。
什么是哈希？
举个简单的例子，当我们要把一个键值对k1-v1加入到一个字典dict中，从上面我们知道，真正存储数据的是这个dict中的ht数组，而这个ht素组的元素是dictht，也是一个数组，对于数组的话，最常用的一个属性就是数组的索引，因此，你要把这个键值对加入到这个字典的数组中，就需要计算出来这个键值对应该放在字典的数组的哪一个索引上。
针对上面的描述，当我们要把一个键值对加入到字典中的时候，需要经历下面的步骤：
1.用这个dict（字典）的type中的hashFunction来计算这个键值的哈希值：
keyHashValue=dict->type->hashFunction(k1);
2.我们前面说过，哈希表中有两个很重要的属性，一个是size（用来标明有多少个哈希桶），另外一个就是sizemark属性（他的值等于size-1），用sizemark和上面得到的hash值，就可以得到数组的索引：
index=keyHashValue&ht[0].sizemark;//我们指定存储数据的是ht的第一个哈希表
从上面的两个步骤来看，这里的性能和数据分布情况主要取决于你绑定的哈希函数。
什么是哈希冲突？
为什么会存在哈希冲突？我们从上面添加新的键值对的步骤来看，我们极有可能会遇到不同的键计算出来的数组的索引是相同的，这个时候我们就说存在了哈希冲突。那么，在Redis中，他是怎么来解决这个问题的呢？答案就是我们提到的在dictEntry中定义的next指针啦。使用这个指针，有相同的哈希值的不同的键值对会形成一个链表。而我们看到，形成的这种链表是没有head和tail的，因此为了性能考虑，新增的具有相同的哈希值的不同的键值对会放在这个链表的首部，从而降低复杂度。
什么是重哈希（rehash）？
在说重哈希之前，我们应该先明白什么是负载因子。所谓负载因子就是你的散列表中已经存储的节点的数量(N)除以散列表所能容纳的能力(M),这里的M>=N，那么负载因子就是N/M，这个比值说明了，你的散列表的装满程度。
明白了负载因子后我们更容易明白，为什么会存在重哈希了。在我们对字典的操作中，会导致字典存储的键值对越来越多或者越来越少，进而会导致负载因子出现大范围波动，为了保证这个负载因子是在我们的范围内，我们需要进行重哈希。怎么做呢？
在满足一定情况下（这种情况在以后的章节学习中再来讲），程序会触动冲哈希操作，操作的步骤是：
1.为字典的ht[1]分配空间，这个空间的大小是第一个大于ht[0].used*2的2的n次方。（比如used=4，那么4*2=8，而8正好是2的3次方。如果used=5,5*2=10，而大于10的2的n次方中的n应该取4，故ht[1]的大小应该是2^4=16,以此类推）。
2.将ht[0]中的键值对重新计算hash放到ht[1]上。
3.当ht[0]中的键值对全部已经转移到了ht[1]上后，释放ht[0]，并将ht[1]设置为ht[0],并在ht[1]上新建一个空白的哈希表，供下一次使用。
但是，这里就会存在一个问题，当ht[0]上的键值对超级多的时候，是不是停止响应，只做rehash了？那这样子的话，Redis就没有必要存在了，因此，在Redis中就采用一种渐进式的Rehash。怎么玩呢？关键就是dict->rehashidx这个计数器起到的作用。
1.为ht[1]分配空间，这个dict同时拥有ht[0]和ht[1]两个哈希表；
2.在进行冲哈希的时候，将rehashidx设定为正在冲哈希的索引；
3.将ht[0]上的键值对冲哈希到ht[1]上，重哈希完成后，rehashidx设置为-1；
因此，在冲哈希期间，所有的操作都是针对两个哈希表的。
大体已经说清楚了，下面就是常用的API啦
//创建一个新的字典
dict *dictCreate(dictType *type,
void *privDataPtr)
{
dict *d = zmalloc(sizeof(*d));
_dictInit(d,type,privDataPtr);
return d;
}
上面的函数用到了一个私有函数_dictInit。定义如下：
//初始化字典
int _dictInit(dict *d, dictType *type,
void *privDataPtr)
{
// 初始化，从下面的函数可以看到，这里并没有分配空间
_dictReset(&d->ht[0]);
_dictReset(&d->ht[1]);
// 设置类型特定函数
d->type = type;
// 设置私有数据
d->privdata = privDataPtr;
// 设置哈希表 rehash 状态
d->rehashidx = -1;
// 设置字典的安全迭代器数量
d->iterators = 0;
return DICT_OK;
}
里面用到了_dictReset私有函数：
static void _dictReset(dictht *ht)
{
ht->table = NULL;
ht->size = 0;
ht->sizemask = 0;
ht->used = 0;
}
//添加新的键值对
int dictAdd(dict *d, void *key, void *val)
{
dictEntry *entry = dictAddRaw(d,key);
// 键已存在
if (!entry) return DICT_ERR;
// 键不存在
dictSetVal(d, entry, val);
// 添加成功
return DICT_OK;
}
dictEntry *dictAddRaw(dict *d, void *key)
{
int index;
dictEntry *entry;
dictht *ht;
// 如果dict正在进行hash，那么就进行单步 rehash
if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);
/* Get the index of the new element, or -1 if
* the element already exists. */
// 计算键在哈希表中的索引值
// 如果值为 -1 ，那么表示键已经存在
if ((index = _dictKeyIndex(d, key)) == -1)
return NULL;
/* Allocate the memory and store the new entry */
// 如果字典正在 rehash ，那么将新键添加到 1 号哈希表
// 否则，将新键添加到 0 号哈希表
ht = dictIsRehashing(d) ? &d->ht[1] : &d->ht[0];
// 为新节点分配空间
entry = zmalloc(sizeof(*entry));
// 将新节点插入到链表表头
entry->next = ht->table[index];
ht->table[index] = entry;
// 更新哈希表已使用节点数量
ht->used++;
/* Set the hash entry fields. */
// 设置新节点的键 dictSetKey(d, entry, key);
return entry;
}
static void _dictRehashStep(dict *d) {
if (d->iterators == 0) dictRehash(d,1);
}
int dictRehash(dict *d, int n) {
//并不是线程安全的哦
// dict没有在rehash的时候就直接返回
if (!dictIsRehashing(d)) return 0;
// 进行 n 步迁移
while(n--) {
dictEntry *de, *nextde;
/* Check if we already rehashed the whole table... */
// 如果 0 号哈希表为空，那么表示 rehash 执行完毕
if (d->ht[0].used == 0) {
// 释放 0 号哈希表
zfree(d->ht[0].table);
// 将原来的 1 号哈希表设置为新的 0 号哈希表
d->ht[0] = d->ht[1];
// 重置旧的 1 号哈希表
_dictReset(&d->ht[1]);
// 关闭 rehash 标识
d->rehashidx = -1;
// rehash 已经完成
return 0;
}
/* Note that rehashidx can‘t overflow as we are sure there are more
* elements because ht[0].used != 0 */
// 确保 rehashidx 没有越界
assert(d->ht[0].size > (unsigned)d->rehashidx);
// 略过数组中为空的索引，找到下一个非空索引
while(d->ht[0].table[d->rehashidx] == NULL) d->rehashidx++;
// 指向该索引的链表表头节点
de = d->ht[0].table[d->rehashidx];
/* Move all the keys in this bucket from the old to the new hash HT */
// 将链表中的所有节点迁移到新哈希表
while(de) {
unsigned int h;
// 保存下个节点的指针
nextde = de->next;
/* Get the index in the new hash table */
// 计算新哈希表的哈希值，以及节点插入的索引位置
h = dictHashKey(d, de->key) & d->ht[1].sizemask;
// 插入节点到新哈希表
de->next = d->ht[1].table[h];
d->ht[1].table[h] = de;
// 更新计数器
d->ht[0].used--;
d->ht[1].used++;
// 继续处理下个节点
de = nextde;
}
// 将刚迁移完的哈希表索引的指针设为空
d->ht[0].table[d->rehashidx] = NULL;
// 更新 rehash 索引
d->rehashidx++;
}
return 1;
}
dictEntry *dictFind(dict *d, const void *key)
{
dictEntry *he;
unsigned int h, idx, table;
// 字典为空，直接返回NULL
if (d->ht[0].size == 0) return NULL; /* We don‘t have a table at all */
// 如果dict正在rehash，那么就进行rehash
if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);
// 计算键的哈希值
h = dictHashKey(d, key);
// 在字典的哈希表中查找这个键，这里的有两个哈希表
for (table = 0; table <= 1; table++) {
// 计算索引值
idx = h & d->ht[table].sizemask;
// 遍历给定索引上的链表的所有节点，查找 key
he = d->ht[table].table[idx];
while(he) {
//找到就返回
if (dictCompareKeys(d, key, he->key))
return he;
he = he->next;
}
//如果运行到这里还没找到，首先要判断dict是不是在rehash，如果是，则要去另外一个哈希表中找，找不到才返回NULL
if (!dictIsRehashing(d)) return NULL;
}
// 进行到这里时，说明两个哈希表都没找到
return NULL;
}
//在dict中获得指定的key对应的value
void *dictFetchValue(dict *d, const void *key) {
dictEntry *he;
he = dictFind(d,key);
return he ? dictGetVal(he) : NULL;
}
上面已经说了增、查，下面还有改、删
static int dictGenericDelete(dict *d, const void *key, int nofree)
{
unsigned int h, idx;
dictEntry *he, *prevHe;
int table;
// dict为空的话，返回删除错误
if (d->ht[0].size == 0) return DICT_ERR; /* d->ht[0].table is NULL */
// 进行单步rehash
if (dictIsRehashing(d)) _dictRehashStep(d);
// 计算哈希值
h = dictHashKey(d, key);
// 遍历哈希表
for (table = 0; table <= 1; table++) {
// 计算索引值
idx = h & d->ht[table].sizemask;
// 指向该索引上的链表
he = d->ht[table].table[idx];//这有可能就是一个链表
prevHe = NULL;
// 遍历链表上的所有节点
while(he) {
if (dictCompareKeys(d, key, he->key)) {
// 查找目标节点
/* Unlink the element from the list */
// 从链表中删除
if (prevHe)
prevHe->next = he->next;
else
d->ht[table].table[idx] = he->next;
// 释放调用键和值的释放函数？
if (!nofree) {
dictFreeKey(d, he);
dictFreeVal(d, he);
}
// 释放节点本身
zfree(he);
// 更新已使用节点数量，个人觉得这里是有问题的，因为一个节点上可能存在一个链表，而这次删除的有可能只是链表中的一部分，因此，节点数是不能少的
d->ht[table].used--;
// 返回已找到信号
return DICT_OK;
}
prevHe = he;
he = he->next;
}
// 如果执行到这里，说明在 0 号哈希表中找不到给定键
// 那么根据字典是否正在进行 rehash ，决定要不要查找 1 号哈希表
if (!dictIsRehashing(d)) break;
}
// 没找到
return DICT_ERR; /* not found */
}
int dictDelete(dict *ht, const void *key) {
return dictGenericDelete(ht,key,0);//要调用释放节点的函数
}
int dictDeleteNoFree(dict *ht, const void *key) {
return dictGenericDelete(ht,key,1);//不调用释放函数
}
int dictReplace(dict *d, void *key, void *val)
{
dictEntry *entry, auxentry;
/* Try to add the element. If the key
* does not exists dictAdd will suceed. */
// 尝试直接将键值对添加到字典
// 如果键 key 不存在的话，添加会成功
if (dictAdd(d, key, val) == DICT_OK)
return 1;
/* It already exists, get the entry */
// 运行到这里，说明键 key 已经存在，那么找出包含这个 key 的节点
entry = dictFind(d, key);
/* Set the new value and free the old one. Note that it is important
* to do that in this order, as the value may just be exactly the same
* as the previous one. In this context, think to reference counting,
* you want to increment (set), and then decrement (free), and not the
* reverse. */
// 先保存原有的值的指针
auxentry = *entry;
// 然后设置新的值
dictSetVal(d, entry, val);
// 然后释放旧值
dictFreeVal(d, &auxentry);
return 0;
}
在我们学习java的集合类的时候，最常用的一个武器就是迭代器，在Redis的dict中，也实现了迭代器，分为安全的和不安全的
typedef struct dictIterator {
// 被迭代的字典
dict *d;
// table ：正在被迭代的哈希表号，值可以是 0 或 1 。
// index ：迭代器当前所指向的哈希表索引位置。
// safe 迭代器是否安全，当为1的时候，他是安全的，否则为不安全的
int table, index, safe;
// entry ：当前迭代到的节点的指针
// nextEntry ：当前迭代节点的下一个节点， 因为在安全迭代器运作时， entry所只带的节点有可能被修改，所以需要一个额外的指针来保存下一节点的位置，从而防止指针丢失
dictEntry *entry, *nextEntry;
long long fingerprint; /* unsafe iterator fingerprint for misuse detection */
} dictIterator;
//生成一个不安全的迭代器
dictIterator *dictGetIterator(dict *d)
{
dictIterator *iter = zmalloc(sizeof(*iter));
iter->d = d;
iter->table = 0;
iter->index = -1;
iter->safe = 0;
iter->entry = NULL;
iter->nextEntry = NULL;
return iter;
}
//生成安全的迭代器
dictIterator *dictGetSafeIterator(dict *d) {
dictIterator *i = dictGetIterator(d);
i->safe = 1;
return i;
}
好啦，这一节有点多，请见谅，如果有疑问，请咨询QQ:359311095