Redis 一 Redis的簡單動態字串SDS

redis沒有直接使用c語言傳統的字串表示(以空字元 \0 結尾的字元陣列)，而是構建了一種名為簡單動態字串sds的抽象型別，並將sds用作redis的預設字串表示。

上圖中是乙個 sds物件, 字串的值是 redis; 長度為5,剩餘可用空間為3 ；『\0』是sds遵循了c字串以空字串結尾的慣例(之所以遵循是因為可以讓sds重用c語言的一些庫函式 ), 儲存這個空字串的乙個位元組空間不計算在 len中；

c語言使用長度為n+1的字元陣列來表示長度為n的字串，並且數字最後乙個元素總是空字串』\0』.

對比兩個結構，我們來分析一下為何 redis要自己定義sds

因為c字串不自己記錄自身的長度資訊,所以為了獲取長度，那麼必須每次都要遍歷整個字串才能獲取,時間複雜度是o(n).

而sds自身有個屬性len儲存了自身的長度,所以只需要獲取這個屬性就行了,時間複雜度是 o(1).

而且設定和更新sds的長度是用sds的api在執行時自動完成。

所以確保了獲取長度strlen命令不會成為我們的瓶頸。

c字串不記錄len 除了獲取長度的複雜度高之外,還會容易造成緩衝區溢位。

比如c字串拼接char *strcat(char *dest,const char *src)操作;

需要事先為dest 分配足夠的記憶體, 如果事先忘記給dest 分配記憶體，就會產生緩衝區溢位。舉個例子

與c字元不同的是,sds的空間分配策略杜絕了發生緩衝區溢位的可能性; 當sds api需要對sds進行修改時，api會先檢查sds空間是否滿足修改所需的要求，如果不滿足 api會自動sds的空間擴充套件至執行修改所需大小。因為擴容自動由api進行,所以不會發生緩衝區溢位！

因為c字串的每次增長或者縮短都需要程式進行一次記憶體重分配的操作:

-- 增長,程式需要先通過記憶體重分配來擴充套件底層陣列的空間大小----如果忘記了,則會產生上面2的緩衝區溢位 -- 縮短,比如階段操作(trim),那麼執行這個操作之後,需要記憶體重分配來釋放多餘的那部分空間，如果忘記會發生記憶體洩露；

因為記憶體重分配涉及複雜的演算法，並且可能需要執行系統呼叫，它通常是乙個比較耗時的操作 redis作為資料庫，如果每次都要重新記憶體分配會影響效能sds 有個字段 free 為未使用空間，通過它可以實現空間預分配和惰性空間釋放兩種優化策略

空間預分配

空間預分配使用者優化sds字串增長操作.當api對乙個sds進行修改,並且需要擴充套件空間的時候，程式會為sds分配額外的未使用空間

– 如果對sds進行修改之後，sds長度(len 屬性的值)將小於1m,那麼程式分配和len屬性同樣大小的未使用空間。

例如 len增長之後等於13位元組,那麼預分配之後的記憶體大小等於

13+13+1 = 27(額外的1位元組是空字串)

– 如果sds長度大於1m; 那麼會分配未使用空間1m;

例如增長之後sds長度將變成30m ,那麼再分配1m的未使用空間

30m+1m +1byte ;

也可以說增長之後大於1m,那麼最多隻會預分配出1m的未使用空間；

通過預分配策略，redis可以減少連續執行字串增長操作所需要的記憶體重分配次數

惰性空間釋放

惰性空間釋放用於優化sds的字串縮短操作，當api需要縮短字串時候，程式不會立即使用記憶體重新分配來**多餘的位元組；

但是sds提供了相應的api,讓我們可以在有需要的時候真正的釋放sds的未使用空間，所以不用擔心惰性空間釋放策略會造成記憶體浪費！

sds就不存在這樣的問題，redis的buf陣列是用來儲存一系列的二進位制資料。

1.redis 什麼時候用c語言字串？

redis裡面，c字串只會作為字串字面量用在一些無須對字串值進行修改的地方，例如列印日誌；

2.sds與c字串的區別

①. c字串獲取字串長度複雜度o(n);sds是o(1),因為sds有個專門的len屬性;

②.c字串可能發生緩衝區溢位,sds不會，因為sds的api會自動記憶體分配

③.c字串每次增長縮短都需要重新記憶體分配,而sds有自己的優化策略：空間預分配和惰性空間釋放

④.c字串只能存文字資料,sds存的二進位制資料