双向链表都不懂，还说懂Redis?
wangxiaoxue 2020-06-08
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前言
hello，又见面了。不要问为什么，问就是勤劳。马上要开启爆更模式啦。在Redis中链表List的应用非常广泛，但是Redis是采用C语言来写，底层采用双向链表实现（这边提一嘴，如果是科班出身或者大学有学过数据结构的同学，可以划走啦）。我们今天的重点就是双向链表。
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API使用
先来使用一下API。如果之前有用过的同学，可以直接跳到下一小节。
lpush左侧插入数据
使用lpush命令往list的左侧中插入a，b，c三个字符，这边注意顺序，查询出来的是c，b，a。下面会说为什么，先挖个坑。
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rpush右侧插入数据
使用rpush命令往list中插入d，e两个字符，查询出来的顺序是和我们想的一样，最后两位是d，e。
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删除某个数据
使用lrem命令删除a字符，那么中间1代表什么意思呢？其为count，表示移除列表中与a相等的元素个数。即如果count>0，表示从表头开始向表尾搜索，移除count个与a相等的元素。如果count<0，表示从表尾开始向表头搜索，移除count个与a相等的元素。如果count=0，移除所有与a相等的元素，因为是移除所有，所以不管从表头还是表尾，结果是一样的。
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修改某个数据
使用lset命令将mylist的下标为1的元素修改为dd，原来list为c ,b，d，e，修改后的结果为c，dd，d，e。
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具体逻辑图
这边看不懂没关系，下面会针对每个模块详细说明。
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双向链表的定义
节点ListNode
包括头指针prev，尾指针next，当前的值value，如下图所示。每个节点都有两个指针，既能从表头根据尾指针找到表尾，又能从表尾根据头指针prev找到表头，如果将他们连起来，就构成了双向链表。
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具体代码如下：
//定义链表节点的结构体
typedef struct listNode {
//前面一个节点的指针
struct listNode *prev;
//后面一个节点的指针
struct listNode *next;
//当前节点的值的指针 ，因为值的类型不确定
void *value;
} listNode;整体架构
包括头指针head，尾指针tail，整个链表长度len，一些函数（个人认为不重要，如果有知道的小伙伴欢迎评论），如下图所示。头指针head指向整个链表的第一个节点，尾指针tail指向整个链表的最后一个节点。
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具体代码如下：
//定义链表，对链表节点的再封装
typedef struct list {
listNode *head;//头指针
listNode *tail;//尾指针
void *(*dup)(void *ptr);//节点拷贝函数
void (*free)(void *ptr);//释放节点值函数
int (*match)(void *ptr, void *key);//判断两个节点是否相等函数
unsigned long len;//链表长度
} list;双向链表的实现
创建表头
我们创建list表结构，首先需要判断当前是否有可分配的空间来创建，使用zmalloc方法来分配空间，如果分配不了，则返回NULL，如果可以分配，则继续。接着赋值list的头节点head和尾节点tail为NULL，len为0，赋值相关函数为NULL。最后返回结果list。
//创建一个表头，返回值是链表结构的指针
list *listCreate(void)
{
struct list *list;
//尝试分配空间
if ((list = zmalloc(sizeof(*list))) == NULL)
return NULL;
//相关属性赋值
list->head = list->tail = NULL;
list->len = 0;
list->dup = NULL;
list->free = NULL;
list->match = NULL;
//最终结果返回
return list;
}清空表
传入list的指针，首先定义当前节点current，使其指向头指针，定义len，使其等于list的长度。接着进行循环，每次len减一，定义新节点next，始终指向当前节点current的下一个节点，如果有值，则释放该节点，当前节点current后移，next节点同样后移。直到len为0，释放完所有节点，退出循环。最后赋值list的头节点head和尾节点tail为NULL，len为0。
注意：这边和SDS一样，清空并不是直接删除list，而是删除其数据，外层的list结构仍然存在。这其实上是惰性删除。
void listEmpty(list *list)
{
unsigned long len;
//定义两个节点指针current和next
listNode *current, *next;
//当前节点指针current指向list的头节点位置，即list的第一个数据
current = list->head;
//len为list的长度
len = list->len;
//开始循环，每次len减1
while(len--) {
//先让下一个指针指向下一个节点，因为底下直接释放当前节点，如果不在此处复制，底下就获取不到了
next = current->next;
//释放当前节点的值
if (list->free) list->free(current->value);
//释放当前节点
zfree(current);
//当前节点等于刚才的下一个节点next，即开始往后移，开始下一轮循环
current = next;
}
//释放完给头指针head,尾指针tail赋值为NULL
list->head = list->tail = NULL;
//len赋值0
list->len = 0;
}添加元素到表头
添加元素到表头，首先新建一个新节点node，判断是否有内存分配，如果有，则继续，如果没有，则返回NULL，退出方法。这边新节点是用来存在输入参数中的value的，所以需要内存。接着将新节点node的value值赋值为输入参数value。最后需要调整list的头指针，尾指针，原来第一个节点的指针情况（这边看下图，描述起来有点混乱，图片一目了然）。最最后，就是list的len加1，返回list。
举个例子，如果要在list中插入节点f，首先将节点的头指针赋值为空（对应步骤1），然后将新节点的尾指针next指向第一个节点（对应步骤2），将第一个节点的prev指向新节点（对应步骤3），最后将list的头指针head指向新节点（对应步骤4）。这边需要注意的是，步骤2和步骤3需要在步骤4前面，不然会找到第一个节点。
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具体代码如下：
//添加一个元素到表头
list *listAddNodeHead(list *list, void *value)
{
listNode *node;
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
node->value = value;//为当前节点赋值
//如果当前list为空
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;//头尾指针都指向改节点
node->prev = node->next = NULL;//当前节点的头尾指针都为null
} else {//如果当前list不为空
node->prev = NULL;//新节点的头指针为null
node->next = list->head;//新节点的尾指针指向原来的尾指针
list->head->prev = node;//原来的第一个节点的头指针指向新节点
list->head = node;//链表的头指针指向新节点
}
list->len++;//list长度+1
return list;
}添加元素到表尾
添加元素到表尾，首先新建一个新节点node，判断是否有内存分配，如果有，则继续，如果没有，则返回NULL，退出方法。这边新节点是用来存在输入参数中的value的，所以需要内存。接着将新节点node的value值赋值为输入参数value。最后需要调整list的头指针，尾指针，原来最后一个节点的指针情况（这边看下图，描述起来有点混乱，图片一目了然）。最最后，就是list的len加1，返回list。
举个例子，如果要在list中插入节点f，首先将节点的尾指针赋值为空（对应步骤1），然后将新节点的头指针指向最后一个节点（对应步骤2），将最后一个节点的next指向新节点（对应步骤3），最后将list的尾指针tail指向新节点（对应步骤4）。
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步骤如下：
//添加元素到表尾
list *listAddNodeTail(list *list, void *value)
{
//新建节点node
listNode *node;
//尝试分配内存
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
//为新节点node赋值
node->value = value;
//调整指针
if (list->len == 0) {
list->head = list->tail = node;
node->prev = node->next = NULL;
} else {
node->prev = list->tail;
node->next = NULL;
list->tail->next = node;
list->tail = node;
}
//len加1
list->len++;
return list;
}插入
为list的某个节点old_node的after（前后）查询新值value，首先新建一个新节点node，判断是否有内存分配，如果有，则继续，如果没有，则返回NULL，退出方法。这边新节点是用来存在输入参数中的value的，所以需要内存。（这段话是不是听的耳朵都起茧子啦??）接着根据after的值确定是在节点old_node的前面插入新数据，还是在节点old_node的后面插入新数据，具体的是指针的调整。最后len加1，返回list。
//在list的某个位置old_node的after(前后)插入value值
list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) {
listNode *node;
if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
return NULL;
node->value = value;
if (after) {//大于0，后面插入新节点
node->prev = old_node;
node->next = old_node->next;
if (list->tail == old_node) {
list->tail = node;
}
} else {//小于0，前面插入新节点
node->next = old_node;
node->prev = old_node->prev;
if (list->head == old_node) {
list->head = node;
}
}
if (node->prev != NULL) {
node->prev->next = node;
}
if (node->next != NULL) {
node->next->prev = node;
}
list->len++;
return list;
}删除
从list中删除节点node，如果该节点的前面存在节点，使其前面一个节点的next指针指向node后面一个节点的地址，其实就是跳过了node节点，如果该节点的前面不存在节点，则将list的头指针指向node的下一节点地址。同样的，如果该节点的后面存在节点，逻辑一样的。最后释放要删除的节点node内存，len减1。
//从链表list中删除某个节点node
void listDelNode(list *list, listNode *node)
{
//如果该节点的前面存在节点
if (node->prev)
node->prev->next = node->next;
else
list->head = node->next;
//如果该节点的前面存在节点 if (node->next)
node->next->prev = node->prev;
else
list->tail = node->prev;
//释放当前节点node的值
if (list->free) list->free(node->value);
//释放内存
zfree(node);
//len-1
list->len--;
}总结
该篇主要讲了Redis的list数据类型的底层实现双向链表adlist，先从list的一些API使用，引出双向链表数据结构，进而结合源码对双向链表进行描述，包括节点listNode和list的头指针和尾指针，最后针对list的往表头插入元素，往表尾插入元素，删除，修改等方法进行源码解析，使其对双向链表有更清晰的认识。
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