Redis数据类型-String-基本使用和原理

命令使用

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数据类型

Redis是由C语言编写，在C语言中没有String的类型，所以用自定义的数据类型SDS(simple dynamic string)，并将SDS作为Redis的字符串表示。

SDS在旧版本中使用方式跟新版本不同，如果你看到如下描述都是旧版本：

struct sdshdr{
    int len;        // SDS所保存的字符串的长度 
    int free;       // buf数组中未使用的字节的数量 
    char buf[];     // 字节数组，用于保存字符串（大小等于 len+free+1） 
};
1
2
3
4
5

根据不同的长度的字符串定义了不同的结构，分别为：sdshdr5、sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64

• flags 标志位，主要是识别这是sdshdr几，目前只用了3位，还有5位空余
• len 指的是字符串的长度（已使用空间大小）
• alloc 总共可用的字符空间大小，应该是实际buf的大小减1(因为c字符串末尾必须是\0,不计算在内)
• buf[ ] 指的是就是一个普通的字符串数组，用来实际存储的

说明：redis在做初始化时，如果长度小于3的使用sdshdr5，小于2^8的长度使用sdshdr8，以此类推

空间分配

原理：数据在进行扩容的时候，往往会申请一个更大的数组，然后把数据复制进去。为了提升性能，在分配空间的时候不能分配一个刚刚好的空间，而是要分配一个更大的空间。

C语言采用N+1的字符数组来表示字符串，且末尾置’\0’；

相较于C原生的字符串，sds多了len、alloc、flag三个字段来存储一些额外的信息，redis考虑到了字符串拼接时带来的巨大损耗，所以每次新建sds的时候会预分配一些空间来应对未来的增长。

C获取字符串长度的时间复杂度为O(n)，须全部遍历，SDS只需读取计算len字段即可，且因为预分配了额外的空间杜绝了缓存溢出和减少了修改字符串时的内存分配次数，且sds是以len判断字符串结尾中间是否出现’\0’与其无关，是二进制安全的。

SDS的好处就是通过预分配内存和维护字符串长度，实现动态字符串

策略

• 初始：按照当前字符串长度计算并+1bit
• 增加：新增长new len = len + add len(增加部分的长度)
  • 若 new len 小于1M，则SDS分配的内存大小为 （2*new len）+1bit
  • 若new len 大于1M，则SDS分配的内存大小为 newlen + 1M +1bit