Redis 数据结构之哈希（Hash）

Redis 中的（Hash）类型是一个较为常用的数据类型，一般用于存储用户信息、购物车、商品描述等对象类型的数据结构，Hash 使用方式也较为简单。

本文主要分为以下三部分：

1. 哈希（Hash）数据结构

2. 常用命令

3. 总结

Redis 中的（Hash）类型是一个 String 类型与 field 和 field-value 的映射表，本质上是将字符串名称映射到字符串值，适用于存储对象类型，将一个对象类型存储在Hash类型中要比存在 String 类型中占用要更小，更加节省内存空间。

以下是 String 类型和 Hash 类型的结构比较：

 重点看下 Hash 类型的几个重要数据结构。

typedef struct dictEntry {
    // key：键
    void *key;
    // v：值
    union {
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    } v;
    // 指向下个哈希表节点，形成链表
    struct dictEntry *next;
} dictEntry;

哈希表节点使用 dictEntry 结构表示， 每个 dictEntry 结构都保存着一个键值对：

• key 属性保存着键值对中的键， 而 v 属性则保存着键值对中的值；

• next 属性是指向另一个哈希表节点的指针。

『 参考 Redis设计与实现 』

typedef struct dictht {
    // 哈希表数组
    dictEntry **table;    
    // 哈希表大小
    unsigned long size;
    // 哈希表大小掩码，用于计算索引值
    // 总是等于 size - 1
    unsigned long sizemask;
    // 该哈希表已有节点的数量
    unsigned long used;
} dictht;

哈希表由 dictht 结构定义：

• table 属性是一个数组， 数组中的每个元素都是一个指向 dictEntry 结构的指针。

• size 属性记录了哈希表的大小

• used 属性则记录了哈希表目前已有节点（键值对）的数量。

• sizemask 属性的值总是等于 size - 1 ， 这个属性和哈希值一起决定一个键应该被放到 table 数组的哪个索引上面。

『 参考 Redis设计与实现 』

typedef struct dict {
    // 类型特定函数
    dictType *type;
    // 私有数据
    void *privdata;
    // 哈希表
    dictht ht[2];
    // rehash 索引
    // 当 rehash 不在进行时，值为 -1
    int rehashidx; /* rehashing not in progress if rehashidx == -1 */
} dict;

字典由 dict 结构定义：

• type 属性是一个指向 dictType 结构的指针， 每个 dictType 结构保存了一簇用于操作特定类型键值对的函数， Redis 会为用途不同的字典设置不同的类型特定函数。

• 而 privdata 属性则保存了需要传给那些类型特定函数的可选参数。

type 属性和 privdata 属性是针对不同类型的键值对，为创建多态字典而设置的.

『 参考 Redis设计与实现 』

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;

ht 属性是一个包含两个项的数组， 数组中的每个项都是一个 dictht 哈希表， 

一般情况下， 字典只使用 ht[0] 哈希表， ht[1] 哈希表只会在对 ht[0] 哈希表进行 rehash 时使用。

除了 ht[1] 之外， 另一个和 rehash 有关的属性就是 rehashidx ：它记录了 rehash 目前的进度， 如果目前没有在进行 rehash ， 那么它的值为 -1 。

『 参考 Redis设计与实现 』

随着业务的增长，或者QPS的增加，哈希表保存的键值对会不断变化，如果节点数量比哈希表的大小要大很多的话，那么哈希表就会退化成多个链表，哈希表本身的性能优势便不复存在。出于对于链表的性能考虑， 会进行 rehash 操作。整个 rehash 过程较为复杂，这里就不展开讲解，在后续的文章中会一一展开，敬请期待。

• ziplist

• hashtable 

1. 创建一个 Hash Key

HSET key field value

redis> HSET uid:1 name "zhangsan" 
(integer) 1
redis> HSET uid:1 age 18
(integer) 1

2. 获取 Hash Key 对应的 field 的 value

HGET key field

redis> HGET uid:1 name
"zhangsan"
redis> HGET uid:1 age
"18"          

3. 删除 Hash Key 的 field [field...]

HDEL key field [field ...]

redis> > HDEL uid:1 name
(integer) 1   #  删除成功

4. 判断 Hash Key 是否有指定 field

HEXISTS key field

redis> HEXISTS uid:1 name
(integer) 0    # 不存在
redis> HEXISTS uid:1 age
(integer) 1    # 存在

5. 获取 Hash Key field 的数量

HLEN key

redis> HLEN uid:1
(integer) 2

6. 获取 Hash Key 对应所有的 field 和 value

HGETALL key

redis> HGETALL uid:1
1) "age"
2) "18"
3) "name"
4) "zhangsan"

7. 设置 Hash Key 对应 field 的 value（如果field已经存在，则失败）

HSETNX key field value

redis> HSETNX uid:2 name "wangwu"
(integer) 1    # 设置成功
redis> HSETNX uid:2 name "zhaoliu"
(integer) 0    # 设置失败

8. Hash Key 的 INCR 操作

HINCRBY | HINCRBYFLOAT key field increment

redis> HINCRBY uid:1 age 1
(integer) 19
redis> HINCRBYFLOAT uid:1 account 200.4
"1200.5"

9. 批量获取 Hash Key 的 field 的 value

HMGET key field [field ...]

redis> HMGET uid:1 name age account
1) "zhangsan"
2) "19"
3) "1200.5"

10. 批量设置 Hash Key 的 field 的 value

HMSET key field value [field value ...]

redis> HMSET uid:2 name "wangwu" age 20 account 1000.1
OK