面试题：Redis BY选项实现排序灵活性拓展的底层原理与自定义拓展

Question

深入剖析Redis BY选项实现排序灵活性拓展的底层机制，包括数据结构、算法等方面。假设现在业务有特殊的排序需求，需要在BY选项基础上自定义一种排序规则，你会如何从底层实现这个拓展？

Answer 1

Redis BY选项实现排序灵活性拓展的底层机制

1. 数据结构
   • Redis的排序操作通常基于列表（list）、集合（set）或有序集合（sorted set）。当使用BY选项时，它实际上是借助外部键来进行排序。这些外部键可以是字符串类型的键，其值被用作排序的依据。
   • 例如，如果对一个列表进行排序，列表中的每个元素会关联到外部键的相应值，这些外部键的值可以是数字、字符串等，具体取决于业务需求。
2. 算法
   • Redis在执行排序时，首先会根据BY选项找到对应的外部键。然后，它会将外部键的值提取出来，与待排序的元素进行关联。
   • 对于数值类型的排序，Redis会使用合适的比较算法（如快速排序等常见排序算法的变体）对这些值进行排序。对于字符串类型，会按照字典序进行比较排序。在排序过程中，会保持元素与外部键值的关联关系，从而实现根据外部键值对元素的排序。

自定义排序规则的底层实现拓展

1. 修改数据结构
   • 可以在Redis内部引入一种新的数据结构来存储自定义排序规则相关的信息。例如，创建一个元数据结构，它可以是一个哈希表（hash），键为排序规则的名称，值为该规则的具体定义，如比较函数的指针、规则参数等。
2. 实现比较函数
   • 在Redis的排序代码中，添加对自定义排序规则的支持。当遇到自定义排序规则时，调用相应的比较函数。
   • 例如，如果自定义规则是基于特定字符串格式的数值提取和排序，可以编写一个函数来解析字符串并提取数值，然后基于这个数值进行比较。具体实现如下：

// 自定义比较函数示例，假设字符串格式为 "prefix:number:suffix"，提取number进行比较
int custom_compare(const robj *a, const robj *b) {
    char *str_a = a->ptr;
    char *str_b = b->ptr;
    // 提取str_a中的数值部分
    char *num_start_a = strchr(str_a, ':') + 1;
    char *num_end_a = strchr(num_start_a, ':');
    long long num_a = atoll(num_start_a, &num_end_a);
    // 提取str_b中的数值部分
    char *num_start_b = strchr(str_b, ':') + 1;
    char *num_end_b = strchr(num_start_b, ':');
    long long num_b = atoll(num_start_b, &num_end_b);
    if (num_a < num_b) return -1;
    if (num_a > num_b) return 1;
    return 0;
}

3. 注册和调用
   • 在Redis启动或加载配置时，将自定义排序规则注册到上述提到的元数据结构中。当执行排序操作且指定了自定义排序规则时，从元数据结构中获取相应的比较函数并调用，以实现基于自定义规则的排序。