随着操作的不断执行, 哈希表保存的键值对会逐渐地增多或者减少, 为了让哈希表的负载因子(load factor)维持在一个合理的范围之内, 当哈希表保存的键值对数量太多或者太少时, 程序需要对哈希表的大小进行相应的扩展或者收缩。
扩展和收缩哈希表的工作可以通过执行 rehash (重新散列)操作来完成, Redis 对字典的哈希表执行 rehash 的步骤如下:
1. 为字典的 `ht[1]` 哈希表分配空间, 这个哈希表的空间大小取决于要执行的操作, 以及 `ht[0]` 当前包含的键值对数量 (也即是`ht[0].used` 属性的值):
* 如果执行的是扩展操作, 那么 `ht[1]` 的大小为第一个大于等于 `ht[0].used * 2` 的 ![2^n](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f512f991fc2.png) (`2` 的 `n` 次方幂);
* 如果执行的是收缩操作, 那么 `ht[1]` 的大小为第一个大于等于 `ht[0].used` 的 ![2^n](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f512f991fc2.png) 。
2. 将保存在 `ht[0]` 中的所有键值对 rehash 到 `ht[1]` 上面: rehash 指的是重新计算键的哈希值和索引值, 然后将键值对放置到 `ht[1]` 哈希表的指定位置上。
3. 当 `ht[0]` 包含的所有键值对都迁移到了 `ht[1]` 之后 (`ht[0]` 变为空表), 释放 `ht[0]` , 将 `ht[1]` 设置为 `ht[0]` , 并在 `ht[1]` 新创建一个空白哈希表, 为下一次 rehash 做准备。
举个例子, 假设程序要对图 4-8 所示字典的 `ht[0]` 进行扩展操作, 那么程序将执行以下步骤:
1. `ht[0].used` 当前的值为 `4` , `4 * 2 = 8` , 而 `8` (![2^3](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f513008ec72.png))恰好是第一个大于等于 `4` 的 `2` 的 `n` 次方, 所以程序会将 `ht[1]` 哈希表的大小设置为 `8` 。 图 4-9 展示了 `ht[1]` 在分配空间之后, 字典的样子。
2. 将 `ht[0]` 包含的四个键值对都 rehash 到 `ht[1]` , 如图 4-10 所示。
3. 释放 `ht[0]` ,并将 `ht[1]` 设置为 `ht[0]` ,然后为 `ht[1]` 分配一个空白哈希表,如图 4-11 所示。
至此, 对哈希表的扩展操作执行完毕, 程序成功将哈希表的大小从原来的 `4` 改为了现在的 `8` 。
![](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f5130162f2d.png)
![](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f51302b6785.png)
![](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f51309b4775.png)
![](https://box.kancloud.cn/2015-09-13_55f5130b2ec57.png)
## 哈希表的扩展与收缩
当以下条件中的任意一个被满足时, 程序会自动开始对哈希表执行扩展操作:
1. 服务器目前没有在执行 BGSAVE 命令或者 BGREWRITEAOF 命令, 并且哈希表的负载因子大于等于 `1` ;
2. 服务器目前正在执行 BGSAVE 命令或者 BGREWRITEAOF 命令, 并且哈希表的负载因子大于等于 `5` ;
其中哈希表的负载因子可以通过公式:
~~~
# 负载因子 = 哈希表已保存节点数量 / 哈希表大小
load_factor = ht[0].used / ht[0].size
~~~
计算得出。
比如说, 对于一个大小为 `4` , 包含 `4` 个键值对的哈希表来说, 这个哈希表的负载因子为:
~~~
load_factor = 4 / 4 = 1
~~~
又比如说, 对于一个大小为 `512` , 包含 `256` 个键值对的哈希表来说, 这个哈希表的负载因子为:
~~~
load_factor = 256 / 512 = 0.5
~~~
根据 BGSAVE 命令或 BGREWRITEAOF 命令是否正在执行, 服务器执行扩展操作所需的负载因子并不相同, 这是因为在执行 BGSAVE 命令或BGREWRITEAOF 命令的过程中, Redis 需要创建当前服务器进程的子进程, 而大多数操作系统都采用写时复制([copy-on-write](http://en.wikipedia.org/wiki/Copy-on-write))技术来优化子进程的使用效率, 所以在子进程存在期间, 服务器会提高执行扩展操作所需的负载因子, 从而尽可能地避免在子进程存在期间进行哈希表扩展操作, 这可以避免不必要的内存写入操作, 最大限度地节约内存。
另一方面, 当哈希表的负载因子小于 `0.1` 时, 程序自动开始对哈希表执行收缩操作。
- 介绍
- 前言
- 致谢
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- 简单动态字符串
- SDS 的定义
- SDS 与 C 字符串的区别
- SDS API
- 重点回顾
- 参考资料
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- 链表和链表节点的实现
- 链表和链表节点的 API
- 重点回顾
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- 字典的实现
- 哈希算法
- 解决键冲突
- rehash
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- 字典 API
- 重点回顾
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