前言
注：以下代码基于redis-4.0.7
redis中有5种数据结构，之前面试时好几次遇到“排行榜”的问题，虽说都答了出来，不过对其底层的实现还是不清楚。抽空去了解学习了一下。也看到了一些比较好的文章，给了我比较大的帮助，为啥 redis 使用跳表(skiplist)而不是使用 red-black？,跳跃表。
具体实现
数据结构
先来看看数据结构，这对理解redis的skiplist会有很大帮助
typedef struct zskiplistNode {
sds ele;
double score;
struct zskiplistNode *backward;
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward;
unsigned int span;
} level[];
} zskiplistNode;
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tail;
unsigned long length;
int level;
} zskiplist;
zkiplist很好理解，一个头指针，一个尾指针，length代表zskiplistNode的个数，level代表最大的层数。sds ele;代表动态字符串，也就是插入时的名称，score也就是其分数，backward是一个后退指针，方便从尾往前遍历。还有一个就是一个level数组，level数组的大小由一个随机函数生成，下面会有详细的说明。其中有一个span，代表了跨越节点数，比如有5个节点，level为3，那么很有可能level[]的size为3的Node只有1个，那么他和下一个level[3]之间就会有跨越节点的说法。
主要函数
zskiplistNode *zslCreateNode(int level, double score, sds ele) {
zskiplistNode *zn =
zmalloc(sizeof(*zn)+level*sizeof(struct zskiplistLevel));
zn->score = score;
zn->ele = ele;
return zn;
}
//初始化 zskiplist
zskiplist *zslCreate(void) {
int j;
zskiplist *zsl;
zsl = zmalloc(sizeof(*zsl));
//zskiplist，初始化长度为0，level为1
zsl->level = 1;
zsl->length = 0;
//初始化head节点，level为2的32次，均指向null，跨越节点数为0
zsl->header = zslCreateNode(ZSKIPLIST_MAXLEVEL,0,NULL);
for (j = 0; j < ZSKIPLIST_MAXLEVEL; j++) {
zsl->header->level[j].forward = NULL;
zsl->header->level[j].span = 0;
}
zsl->header->backward = NULL;
zsl->tail = NULL;
return zsl;
}
//插入zskipNode
zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {
zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
//rank辅助函数，统计排名
unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];
int i, level;
serverAssert(!isnan(score));
x = zsl->header;
//找到小于score中值最大的节点，当然list有许多的level，所以会有zlist->level个zskiplistLevel节点需要更新（）
for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {
/* store rank that is crossed to reach the insert position */
rank[i] = i == (zsl->level-1) ? 0 : rank[i+1];
while (x->level[i].forward &&
(x->level[i].forward->score < score ||
(x->level[i].forward->score == score &&
sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0)))
{
rank[i] += x->level[i].span;
x = x->level[i].forward;
}
update[i] = x;
}
//level生成算法,使用了一个随机算法,也比较好理解，ZSKIPLIST_P默认为0.25，也就是25%的概率level+1，
//也就是level=1的概率为0.75,level=2的概率为0.75*0.25，3为0.25*0.25*0.75...其实就像是一棵四叉树，第k层和第k+1层的节点数量是4倍的关系
// int zslRandomLevel(void) {
// int level = 1;
// while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))
// level += 1;
// return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL) ? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
// }
level = zslRandomLevel();
// 随机生成level大于zskiplist的当前level
if (level > zsl->level) {
for (i = zsl->level; i < level; i++) {
rank[i] = 0;
update[i] = zsl->header;
update[i]->level[i].span = zsl->length;
}
zsl->level = level;
}
x = zslCreateNode(level,score,ele);
//后续操作比较简单，就是根据之前的数据进行节点更新，指针操作
for (i = 0; i < level; i++) {
x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;
update[i]->level[i].forward = x;
/* update span covered by update[i] as x is inserted here */
x->level[i].span = update[i]->level[i].span - (rank[0] - rank[i]);
update[i]->level[i].span = (rank[0] - rank[i]) + 1;
}
//之后增加了一个节点，所以跨越节点数+1
for (i = level; i < zsl->level; i++) {
update[i]->level[i].span++;
}
x->backward = (update[0] == zsl->header) ? NULL : update[0];
if (x->level[0].forward)
x->level[0].forward->backward = x;
else
zsl->tail = x;
zsl->length++;
return x;
}
结尾
目前只看了这些比较重要的函数，别的函数我看代码不多，而且一些命令没有实际操作过，希望日后可以补充起来，只要理解了数据结构，别的其实和insert都是大同小异的。
