[redis读书笔记] 第一部分 数据结构与对象 简单动态字符串

本读书笔记主要来自于<<redis设计与实现>> -- 黄键宏(huangz)

redis主要设计了字符串，链表，字典，跳跃表，整数集合，压缩列表来做为基本的数据结构，实现键值对(key-value)中的值(value),键的数据类型主要是字符串。

1. 简单动态字符串：

redis没有使用C的字符串，而是自己定义了数据结构来实现字符串，主要实现在sds.h和sds.c里，主要结构是下面的sdshdr。

struct sdshdr {

    // buf 中已占用空间的长度
    int len;

    // buf 中剩余可用空间的长度
    int free;

    // 数据空间
    char buf[];
};

sds字符串实现的优点：

- 传统C语言的字符串长度获取的复杂度为o(N), 用sdshdr.len可以将复杂度降为o(1)

- 因为C语言的字符串不自带长度信息，进行字符串的扩充/拷贝操作时，容易产生溢出，而sds的实现，因为有len和free两个变量来记录空间信息，那么在比如sdscat(类似strcat)的实现里，会先判断sdshdr.free是否足够给新的字符串，如果不够，会先申请新的空间(sdsMakeRoomFor（）)，这样保证了不会有溢出

- C语言的字符串操作，如果要做扩充/截断操作，是需要重新分配/扩展/释放内存，再进行老的字符串到新字符串的内存迁移操作，对于redis这样对速度要求高的数据库，频繁的内存分配/释放操作对性能有影响，所以通过利用sdshdr.len和sdshdr.free，可以进行优化，具体为空间预分配和惰性空间释放两个优化策略：

a.空间预分配：实现在sdsMakeRoomFor()，当用这个函数给某个sdshdr分配新的空间时，它不仅分配需要的空间，还会多分配额外空间，具体为： 1.如果字符串操作结束后，新的sdshdr.len小于1MB，那么sdshdr.free也分配同样大小的长度；2.如果字符串操作结束后，新的sdshdr.len大于1MB，那么分配1MB的free空间，具体举例和sdsMakeRoomFor()中相关实现如下：

b.惰性空间释放：当SDS的字符串缩短时，空出来的内存不进行释放，而是计入sdshdr.free里，等待将来使用

- 二进制安全：依赖于sdshdr.len，我们可以用SDS的buf保存各种二进制数据，比如图片，音频等，

- 兼容部分C的字符串函数： SDSHDR的buf里其实存的就是字符串，然后通过len和free进行方便的控制，而SDS里存的内容还是遵循以空字符结尾的C语言管理，所以对sdshdr.buf，可以用C的字符串函数进行调用。

总结：