redis_简单动态字符串

在redis中，C字符串（以'\0'结尾的字符数组）只用在一些无需对字符串值进行修改的地方，比如打印日志。其他情况，redis使用SDS - SimpleDynamicString 简单动态字符串，来做。

比如

127.0.0.1:> set testKey "testValue"
OK

键，是一个字符串对象，底层是一个保存着字符串"testKey"的SDS

值也是一个字符串对象，底层是一个保存着字符串"testValue"的SDS

SDS 定义

struct sdshdr {
    // 记录buf数组中已使用的字节数，等同于字符串长度（不包括结尾的\0）
    int len;
    // 记录buf数组中未使用的字节数
    int free;
    // 实际保存字符串的字节数组
    char buf[];
}

比如一个字符串"test"：

　　len = 4

　　free = 0（这个不一定，初始时为0，后续说明）

　　buf[] = 't'、'e'、's'、't'、'\0'，注意结尾与C相同，也存在'\0'，不记入字符串长度

这样做的优势

1. 常数复杂度获取字符串长度

1. C字符串不记录长度，只能遍历，到\0得到长度，时间复杂度O(n)，SDS可以直接记录len为长度，时间复杂度O(1)

2. 兼容部分C字符串的函数

• 都遵循C字符串以\0结尾的方式，可以重用一部分C字符串函数库的方法

3. 减少修改字符串时带来的内存重分配次数

• 通过每次增长或减短字符串时，设置free，使字符串预留出一部分空间，而不是每次都精确到字符串的长度。在频繁修改字符串的环境中可以减少内存重新分配的操作
• 具体涉及到两种情况：变长、变短。

• 变长：空间预分配
  • 如果修改后的字符串长度小于 1MB，则程序分配大小和len相同的未使用空间给free
    • 比如"test"修改为"testAgain"，则len=9、free=9、buf[] 数组大小为 9+9+1(\0)=19字节

• • 如果修改后的字符串长度大于等于 1MB，则程序分配固定的 1MB给free
    • 比如一个0.7MB的字符串扩成了7MB，则len=7MB、free=1MB、buf[] 数组大小为 9MB + 9MB + 1B

• • 如果修改后的字符串长度能被len+free放下，则此次修改字符串就不需要重新分配空间了

• 变短：惰性空间释放
  • 变短后的字符串，变短的长度被保存在free中，未来如果有变长操作，则可以直接使用。
    • 比如"test"修改为"t"，则len=1、free=3、buf[] 数组大小为 1+3+1=5字节，与变短之前的4+0+1相同

同时SDS提供实时释放未使用空间的api

其他特点

SDS的api都是二进制安全的，所有SDS的api都会用处理二进制的方式处理buf[]中的数据，不会特殊处理。

比如一个字符串内容为"test\0andmore"，其内容不会因为有\0而被截断