红黑树的原理和应用场景

红黑树（Red Black Tree）是一种平衡的排序二叉树，如图：

所有的红黑树都满足如下性质：

• 每个节点要么是红色，要么是黑色的；
• 根节点和叶子节点（即 NIL 空节点）一定是黑色；
• 红色节点的父节点，或者子节点一定为黑色；
• 对每个节点，从该节点到叶子节点的所有路径上，包含的黑节点数目相同。

根据性质4，我们可以得出：从根节点到叶子节点的可能路径，最长不超过最短路径的两倍。

红黑树的主要应用场景：

1. java8 hashmap 中链表转红黑树优势：时间复杂度从O(n) –> O(logn)，且自旋开销较其他树较低（不用整体平衡）。
2. epoll 在内核中的实现，用红黑树管理 fd 文件描述符

优势：

• 因为内核态需要维护一个长久存放 fd 的数据结构，而 fd 的变动十分频繁，且需要支持快速查询，所以红黑树很适合
• 红黑树可以判断是否是重复的 fd

3.Linux 进程调度 Completely Fair Scheduler，用红黑树管理进程控制块；nginx 中，用红黑树管理 timer 等 。