链表提供了高效的节点重排能力， 以及顺序性的节点访问方式， 并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。
作为一种常用数据结构， 链表内置在很多高级的编程语言里面， 因为 Redis 使用的 C 语言并没有内置这种数据结构， 所以 Redis 构建了自己的链表实现。
链表在 Redis 中的应用非常广泛， 比如列表键的底层实现之一就是链表： 当一个列表键包含了数量比较多的元素， 又或者列表中包含的元素都是比较长的字符串时， Redis 就会使用链表作为列表键的底层实现。
举个例子， 以下展示的 integers 列表键包含了从 1 到 1024 共一千零二十四个整数：
redis> LLEN integers
(integer) 1024
redis> LRANGE integers 0 10
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
6) "6"
7) "7"
8) "8"
9) "9"
10) "10"
11) "11"
integers 列表键的底层实现就是一个链表， 链表中的每个节点都保存了一个整数值。
除了链表键之外， 发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表， Redis 服务器本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息， 以及使用链表来构建客户端输出缓冲区（output buffer）， 本书后续的章节将陆续对这些链表应用进行介绍。
本章接下来的内容将对 Redis 的链表实现进行介绍， 并列出相应的链表和链表节点 API 。
每个链表节点使用一个 adlist.h/listNode 结构来表示：
typedef struct listNode {
// 前置节点
struct listNode *prev;
// 后置节点
struct listNode *next;
// 节点的值
void *value;
} listNode;
多个 listNode 可以通过 prev 和 next 指针组成双端链表， 如图 3-1 所示。
虽然仅仅使用多个 listNode 结构就可以组成链表， 但使用 adlist.h/list 来持有链表的话， 操作起来会更方便：
typedef struct list {
// 表头节点
listNode *head;
// 表尾节点
listNode *tail;
// 链表所包含的节点数量
unsigned long len;
// 节点值复制函数
void *(*dup)(void *ptr);
// 节点值释放函数
void (*free)(void *ptr);
// 节点值对比函数
int (*match)(void *ptr, void *key);
} list;
list 结构为链表提供了表头指针 head 、表尾指针 tail ， 以及链表长度计数器 len ， 而 dup 、 free 和 match 成员则是用于实现多态链表所需的类型特定函数：
dup函数用于复制链表节点所保存的值；free函数用于释放链表节点所保存的值；match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。
图 3-2 是由一个 list 结构和三个 listNode 结构组成的链表：
Redis 的链表实现的特性可以总结如下：
- 双端： 链表节点带有
prev和next指针， 获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是 O(1) 。 - 无环： 表头节点的
prev指针和表尾节点的next指针都指向NULL， 对链表的访问以NULL为终点。 - 带表头指针和表尾指针： 通过
list结构的head指针和tail指针， 程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为 O(1) 。 - 带链表长度计数器： 程序使用
list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数， 程序获取链表中节点数量的复杂度为 O(1) 。 - 多态： 链表节点使用
void*指针来保存节点值， 并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值设置类型特定函数， 所以链表可以用于保存各种不同类型的值。
表 3-1 列出了所有用于操作链表和链表节点的 API 。
表 3-1 链表和链表节点 API
| 函数 | 作用 | 时间复杂度 |
|---|---|---|
listSetDupMethod |
将给定的函数设置为链表的节点值复制函数。 | O(1) 。 |
listGetDupMethod |
返回链表当前正在使用的节点值复制函数。 | 复制函数可以通过链表的 dup 属性直接获得， O(1) |
listSetFreeMethod |
将给定的函数设置为链表的节点值释放函数。 | O(1) 。 |
listGetFree |
返回链表当前正在使用的节点值释放函数。 | 释放函数可以通过链表的 free 属性直接获得， O(1) |
listSetMatchMethod |
将给定的函数设置为链表的节点值对比函数。 | O(1) |
listGetMatchMethod |
返回链表当前正在使用的节点值对比函数。 | 对比函数可以通过链表的 match 属性直接获得， O(1) |
listLength |
返回链表的长度（包含了多少个节点）。 | 链表长度可以通过链表的 len 属性直接获得， O(1) 。 |
listFirst |
返回链表的表头节点。 | 表头节点可以通过链表的 head 属性直接获得， O(1) 。 |
listLast |
返回链表的表尾节点。 | 表尾节点可以通过链表的 tail 属性直接获得， O(1) 。 |
listPrevNode |
返回给定节点的前置节点。 | 前置节点可以通过节点的 prev 属性直接获得， O(1) 。 |
listNextNode |
返回给定节点的后置节点。 | 后置节点可以通过节点的 next 属性直接获得， O(1) 。 |
listNodeValue |
返回给定节点目前正在保存的值。 | 节点值可以通过节点的 value 属性直接获得， O(1) 。 |
listCreate |
创建一个不包含任何节点的新链表。 | O(1) |
listAddNodeHead |
将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表头。 | O(1) |
listAddNodeTail |
将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表尾。 | O(1) |
listInsertNode |
将一个包含给定值的新节点添加到给定节点的之前或者之后。 | O(1) |
listSearchKey |
查找并返回链表中包含给定值的节点。 | O(N) ， N 为链表长度。 |
listIndex |
返回链表在给定索引上的节点。 | O(N) ， N 为链表长度。 |
listDelNode |
从链表中删除给定节点。 | O(1) 。 |
listRotate |
将链表的表尾节点弹出，然后将被弹出的节点插入到链表的表头， 成为新的表头节点。 | O(1) |
listDup |
复制一个给定链表的副本。 | O(N) ， N 为链表长度。 |
listRelease |
释放给定链表，以及链表中的所有节点。 | O(N) ， N 为链表长度。 |
- 链表被广泛用于实现 Redis 的各种功能， 比如列表键， 发布与订阅， 慢查询， 监视器， 等等。
- 每个链表节点由一个
listNode结构来表示， 每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针， 所以 Redis 的链表实现是双端链表。 - 每个链表使用一个
list结构来表示， 这个结构带有表头节点指针、表尾节点指针、以及链表长度等信息。 - 因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向
NULL， 所以 Redis 的链表实现是无环链表。 - 通过为链表设置不同的类型特定函数， Redis 的链表可以用于保存各种不同类型的值。