【Redis学习笔记】Redis跳表简析（插入过程）

摘要：作者顺风车运营研发团队闫昌和的定义如下的创建从代码中可以看出，创建节点的内存为本身大小个大小函数创建一个新节点节点的为为循环遍创建结果如图函数

作者： 顺风车运营研发团队 闫昌

node和list的定义如下:

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;

1、node的创建:

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;
}

从代码中可以看出，创建节点的内存为node本身大小+level个(struct zskiplistLevel)大小；

2、createList函数

/* Create a new skiplist. */
zskiplist *zslCreate(void) {
    int j;
    zskiplist *zsl;

    zsl = zmalloc(sizeof(*zsl));
    zsl->level = 1;
    zsl->length = 0;
    zsl->header = zslCreateNode(ZSKIPLIST_MAXLEVEL,0,NULL);//创建一个新节点, 节点的level为32, score为0
    for (j = 0; j < ZSKIPLIST_MAXLEVEL; j++) {//循环32遍
        zsl->header->level[j].forward = NULL;
        zsl->header->level[j].span = 0;
    }
    zsl->header->backward = NULL;
    zsl->tail = NULL;
    return zsl;
}

创建结果如图：

3、zslInsert函数

zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {
    zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *x;
    unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];
    int i, level;

    serverAssert(!isnan(score));
    x = zsl->header;
    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;
    }
    /* we assume the element is not already inside, since we allow duplicated
     * scores, reinserting the same element should never happen since the
     * caller of zslInsert() should test in the hash table if the element is
     * already inside or not. */
    level = zslRandomLevel();
    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);
    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;
    }

    /* increment span for untouched levels */
    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;
}

下面详细阐述下插入过程：

一. 插入节点: level = 1, score = 1

第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以这个for循环可以进入一次

第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[0] = 0

第142行: x->level[0]->forward = NULL, 所以这个while进不去

第150行: update[0] = x, 所以现在update[0]的值为header指向的节点

第156行. level = 1

第157行: zsl->level = 1, 所以这个if进不去

第165行: 新建一个node节点x, level = 1, score = 1

第166行: for循环可以进入一次

第167行: x->level[0]->forward = NULL

第168行: update[0]->level[0].forward = x

第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 0

第172行: update[0]->level[0].span = 1

第176行: for条件不满足

第180行: x->backward = NULL

第181行: if条件不满足, 进入else

第185行: zsl->length++

二. 插入level = 1, score = 2

第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以这个for循环可以进入一次

第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[0] = 0

第142行: x->level[0]->forward 不为空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的2, 所以while可以进入

第147行: rank[0] = 1

第148行: x = 上一步插入的节点

第150行: update[0] = 上一步插入的节点

第156行: level = 1

第157行: zsl->level = 1, 所以这个if进不去

第165行: 新建一个node节点x, level = 1, score = 2

第166行: for循环可以进入一次

第167行: x->level[0]->forward = NULL

第168行: update[0]->level[0].forward = x

第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 0

第172行: update[0]->level[0].span = 1

第176行: for条件不满足

第180行: x->backward = update[0]

第181行: if条件不满足, 进入else

第185行: zsl->length++

三. 插入level = 2, score = 3

第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 0, 所以这个for循环可以进入一次

第141行: i =0, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[0] = 0

第142行: x->level[0]->forward 不为空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的2, 所以while可以进入, 且由于x->level[0].forward->level[0]->foreard不为空, 所以while可以循环两次

第147行: 第一次while循环, rank[0] = 1, 第二次while循环, rank[0] = rank[0] + 1 = 2

第148行: x = 上一步插入的节点

第150行: update[0] = 上一步插入的节点

第156行: level = 2

第157行: level = 2, zsl->level = 1, 所以这个if可以进去

第158行: for循环可以进入一次

第159行: rank[1] = 0

第160行: update[1] = header

第161行: update[1]->level[1].span = zsl->length = 2

第163行: zsl->level = 2

第165行: 新建一个node节点x, level = 2, score = 3

第166行: for循环可以进入两次

第一次for循环:

第167行: x->level[0]->forward = NULL

第168行: update[0]->level[0].forward = x

第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 0

第172行: update[0]->level[0].span = 1

第二次for循环:

第167行: x->level[1]->forward = NULL

第168行: update[1]->level[1].forward = x

第171行: x->level[1].span = update[1]->level[1].span = 2

第172行: update[1]->level[1].span = 3

第176行: for条件不满足

第180行: update[0] != zsl->header, 所以x->backward=update[0]

第181行: if条件不满足

第184行: zsl->header = x

第185行: zsl->length++

四. 插入level=2, score = 1.5

第138行: x = zsl->header, 现在将x赋值为header, 参考图一

第139行: i = zsl->level-1 ===> 1, 所以这个for循环可以进入两次

第一次for循环

第141行: i =1, zsl->level-1 = 0, 两个值相等. 所以rank[1] = 0

第142行: x->level[1]->forward 不为空, x->level[1].forward->score = 3, 大于要插入的0.5, 所以while进不去

第150行: update[1] = header

第二次for循环

第141行: i =0, zsl->level-1 = 1, 两个值不相等. 所以rank[0] = rank[1] = 0

第142行: x->level[0]->forward 不为空, x->level[0].forward->score = 1, 小于要插入的1.5, 所以while可以进入

第147行: header->level[0].span = 1, rank[0] += 1, 所以rank[0] = 1

第148行: x = header->level[0].forward, 由于此时x的score = 2所以while循环不会再进入

第150行: update[0] = 之前插入的第一个节点, 即score = 1的节点

第156行: level = 2

第157行: level = 2, zsl->level = 2, 所以这个if进不去

第165行: 新建一个node节点x, level = 2, score = 1.5

第166行: for循环可以进入两次

第一次for循环:

第167行: x->level[0]->forward = score为2的节点

第168行: update[0]->level[0].forward = x

第171行: x->level[0].span = update[0]->level[0].span = 1

第172行: update[0]->level[0].span = 1

第二次for循环:

第167行: x->level[1]->forward = 最后一个插入的score=3的节点

第168行: update[1]->level[1].forward = x

第171行: x->level[1].span = update[1]->level[1].span - (1 - 0) = 2

第172行: update[1]->level[1].span = (1-0) + 1 = 2

第176行: for条件不满足

第180行: x->backward = update[0]

第181行: if条件满足

第182行: score=2的节点的backward指向新生成的节点

第185行: length++

到此我们了解了跳跃表的插入过程。

待续