《Redis设计与实现》阅读笔记（二）--简单动态字符串

简单动态字符串

Redis只在一些无需对字符串进行修改的地方使用C字符串，大部分时候使用简单动态字符串（simple dynamic string, SDS），字符串的抽象类型。二进制安全，可以存放任意格式的数据。

定义

 源码（部分）：
 struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
     unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
     char buf[];
 };
 struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
     uint8_t len; /* used */
     uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
     unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
     char buf[];
 };
 书中代码：
 struct sdshdr {
     int len;
     int free;
     char buf[];
 }

这里以书中代码为基础，len为使用的字节数，free表示已分配但未使用的字节数。buf就是char型数组保存字符串。

这里需要注意的是SDS保存的字符串沿用C字符串的格式，会在最末尾加一个'\0'表示字符串结束，好处是可以复用C语言的函数库。

举个例子：“hello” len为5，如果free为0，那么这个字符串一共使用6字节，'\0'额外使用一个字节。

由定义我们可以了解到，SDS的长度可以O（1）获得，而且他使用的内存不是长度+1。而且具有二进制安全的性质。

空间分配策略

Redis为了减少内存分配的次数，采用了空间预分配和惰性空间释放两种策略。

空间预分配

当需要对SDS进行空间扩展的时候，SDS不仅会分配修改所必须的空间，还会进行预分配。

如果修改后的len值小于1M，那么就会预分配和len同样大小的预留空间。也就是说经过修改和预分配len和free的值是相等的。这时候占有的字节数就是len+free+1。

而如果修改后的len值大于等于1M，那么就只预分配1M空间。

惰性空间释放

当API需要缩短SDS保存的字符串，并不会立即释放多出来的字节，而是使用free记录下来。这样避免了内存重分配的操作，并为将来可能的增长提供了优化。

如果确实需要释放未使用的空间，SDS也提供了相应的API。

优点总结

• 常数时间复杂度获取字符串长度
• 杜绝缓冲区溢出
• 减少在修改字符串长度时内存分配的次数
• 二进制安全
• 兼容部分C字符串函数