添加新元素到空白字典

当第一次往空字典里添加键值对时，程序会根据dict.h/DICT_HT_INITIAL_SIZE 里指定的大

小为d->ht[0]->table 分配空间（在目前的版本中，DICT_HT_INITIAL_SIZE 的值为4 ）。

以下是字典空白时的样子：

以下是往空白字典添加了第一个键值对之后的样子：

添加新键值对时发生碰撞处理

在哈希表实现中，当两个不同的键拥有相同的哈希值时，我们称这两个键发生碰撞（collision），

而哈希表实现必须想办法对碰撞进行处理。

字典哈希表所使用的碰撞解决方法被称之为链地址法：这种方法使用链表将多个哈希值相同的

节点串连在一起，从而解决冲突问题。

假设现在有一个带有三个节点的哈希表，如下图：

对于一个新的键值对key4 和value4 ，如果key4 的哈希值和key1 的哈希值相同，那么它们

将在哈希表的0 号索引上发生碰撞。

通过将key4-value4 和key1-value1 两个键值对用链表连接起来，就可以解决碰撞的问题：

添加新键值对时触发了rehash 操作

对于使用链地址法来解决碰撞问题的哈希表dictht 来说，哈希表的性能依赖于它的大小（size

属性）和它所保存的节点的数量（used 属性）之间的比率：

比率在1:1 时，哈希表的性能最好；

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

本身的性能优势就不再存在；

举个例子，对于下面这个哈希表，平均每次失败查找只需要访问1 个节点（非空节点访问2

次，空节点访问1 次）：

而对于下面这个哈希表，平均每次失败查找需要访问5 个节点：

为了在字典的键值对不断增多的情况下保持良好的性能，字典需要对所使用的哈希表（ht[0]）

进行rehash 操作：在不修改任何键值对的情况下，对哈希表进行扩容，尽量将比率维持在1:1

左右。

dictAdd 在每次向字典添加新键值对之前，都会对哈希表ht[0] 进行检查，对于ht[0] 的

size 和used 属性，如果它们之间的比率ratio = used / size 满足以下任何一个条件的话，

rehash 过程就会被激活：

1. 自然rehash ：ratio >= 1 ，且变量dict_can_resize 为真。

2. 强制rehash ： ratio 大于变量dict_force_resize_ratio （目前版本中，

dict_force_resize_ratio 的值为5 ）。

Note: 什么时候dict_can_resize 会为假？

在前面介绍字典的应用时也说到过，一个数据库就是一个字典，数据库里的哈希类型键

也是一个字典，当Redis 使用子进程对数据库执行后台持久化任务时（比如执行BGSAVE

或BGREWRITEAOF 时）， 为了最大化地利用系统的copy on write 机制， 程序会暂时将

dict_can_resize 设为假，避免执行自然rehash ，从而减少程序对内存的触碰（touch）。

当持久化任务完成之后，dict_can_resize 会重新被设为真。

另一方面，当字典满足了强制rehash 的条件时，即使dict_can_resize 不为真（有BGSAVE

或BGREWRITEAOF 正在执行），这个字典一样会被rehash 。

Rehash 执行过程

字典的rehash 操作实际上就是执行以下任务：

1. 创建一个比ht[0]->table 更大的ht[1]->table ；

2. 将ht[0]->table 中的所有键值对迁移到ht[1]->table ；

3. 将原有ht[0] 的数据清空，并将ht[1] 替换为新的ht[0] ；

经过以上步骤之后，程序就在不改变原有键值对数据的基础上，增大了哈希表的大小。

作为例子，以下四个小节展示了一次对哈希表进行rehash 的完整过程。

1. 开始rehash

这个阶段有两个事情要做：

1. 设置字典的rehashidx 为0 ，标识着rehash 的开始；

2. 为ht[1]->table 分配空间，大小至少为ht[0]->used 的两倍；

这时的字典是这个样子：

Rehash 进行中

在这个阶段，ht[0]->table 的节点会被逐渐迁移到ht[1]->table ，因为rehash 是分多次进

行的（细节在下一节解释），字典的rehashidx 变量会记录rehash 进行到ht[0] 的哪个索引

位置上。

以下是rehashidx 值为2 时，字典的样子：

注意除了节点的移动外，字典的rehashidx 、ht[0]->used 和ht[1]->used 三个属性也产生

了变化。

3. 节点迁移完毕

到了这个阶段，所有的节点都已经从ht[0] 迁移到ht[1] 了：

4. Rehash 完毕

在rehash 的最后阶段，程序会执行以下工作：

1. 释放ht[0] 的空间；

2. 用ht[1] 来代替ht[0] ，使原来的ht[1] 成为新的ht[0] ；

3. 创建一个新的空哈希表，并将它设置为ht[1] ；

4. 将字典的rehashidx 属性设置为-1 ，标识rehash 已停止；

以下是字典rehash 完毕之后的样子：

对比字典rehash 之前和rehash 之后，新的ht[0] 空间更大，并且字典原有的键值对也没有被

修改或者删除。