Nginx学习笔记(十)：基数树

前言

接上篇。。。

基数树ngx_radix_tree_t

基数树也是一种二叉查找树，它要求存储的每个节点必须以32位整型作为任意两节点的唯一标识。另外，基数树与红黑树不同的一点：ngx_radix_tree_t会负责分配每个节点占用的内存。也因为这一点，基数树不像红黑树灵活，目前在Nginx中应用不广泛。

基数树原理

基数树具备二叉查找树所有优点，并且不用像红黑树通过自身旋转达到平衡，基数树不用管树的形态是否平衡。也因此，它在插入节点、删除节点的速度会比红黑树快的多。
为什么基数树可以不管树是否平衡？
首先，红黑树是通过不同节点key关键字的比较决定树的形态，而基数树的每个节点的key关键字自身已经决定了其在树中的位置。

具体决定方法：
先将节点的key关键字转化为二进制，32位，从左至右开始，遇0入左子树，遇1入右子树。这样，ngx_radix_tree_t树的最大深度为32。另外，为了减少树的高度，基数树中有掩码的概念。
e.g.
掩码为0xE0000000（十六进制表32位）时，即表示树的高度为3。
如果此时一个节点的key关键字为0x0FFFFFFF，那么由于掩码的存在，实际上只有前3位有效，该节点的实际的key关键字为0x00000000；
如果此时一个节点的key关键字为0x20000000，根据掩码决定取其转化为二进制后的前3位为010，因此，该节点的位置是，根节点-->左子树-->右子树-->左子树。用下图至关表示下：




与红黑树不同，红黑树节点不负责分配每个树节点的内存，基数树则负责分配，如下是基数树数据结构：

typedef struct {
    /* 基数树根节点 */
    ngx_radix_node_t  *root;
    /* 内存池，负责基数树节点分配 */
    ngx_pool_t        *pool;
    /* 管理已分配内存，但未使用的节点，这些节点实际上会组成一单链表 */
    ngx_radix_node_t  *free;
    /* 已分配内存中还未使用内存的首地址 */
    char              *start;
    /* 已分配内存中还未使用内存的大小 */
    size_t             size;
} ngx_radix_tree_t;

其中，需要注意的是，在每次删除一个树节点时，并不释放节点的内存，还是将其放入free指向的单链表中。这样在添加节点时，则首先查看free链表中时候有节点，如果有则优先使用，如果没有则再从内存池pool处分配。

对基数树的操作也就是创建、删除等常规。这里因为基数树本身用的就不多，暂时对这个东西就只做了解了。

总结

基数树为每个节点分配内存，以32位整型关键字作为唯一标识，每个关键字都决定在树种的位置。此外，加入掩码决定基数树的高度。删除节点不作内存释放，而是加入空闲链表，以供后续使用。

主要参考

《深入理解Nginx》