面试官：Redis中字符串的内部实现方式是什么？

Posted 2022-06-29 万猫学社

在面试间里等候时，感觉这可真暖和呀，我那冰冷的出租屋还得盖两层被子才能睡着。正要把外套脱下来，我突然听到了门外的脚步声，随即门被打开，穿着干净满脸清秀的青年走了进来，一股男士香水的淡香扑面而来。

我：Redis的基本数据类型有：字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（zset）。

我还沉浸在上一个问题的沾沾自喜中，顿时表情凝固了，手心开始冒出冷汗。“这个。。没有太深入了解”，我支支吾吾的说到。

这句话说的干净利落，然后就没有然后了。失败是成功的妈妈，我不气馁，决定马上恶补一下。

类型和编码

首先，整明白什么是类型？什么是编码？在Redis中使用对象来表示内存中的键和值。每个对象由一个叫做redisObject结构体表示，其中有三个属性：类型（type）、编码（encoding）、指向具体数据的指针（ptr）。

我们通常说的字符串、哈希、列表、集合、有序集合都是redisObject中的类型，实际上针对每一个数据结构在Redis内部都有自己底层的多种内部编码实现，这样是为了在合适的场景选择合适的内部编码，以达到内存空间和处理效率的平衡，这可能就是中庸之道吧。

在面试中，经常被问到的内部实现方式、内部构造、内部原理，一般指的就是redisObject中的编码。

字符串的编码

字符串类型的编码有如下三种：

• int：8个字节的长整型。
• embstr：小于等于44个字节的字符串。
• raw：大于44个字节的字符串。

在3.2版本之后，embstr和raw变为了44字节为分界，之前是以39字节为分界。这里以较新版本为准。

为了验证和理解，我们使用object encoding命令查看一下内部编码。

整数类型效果如下：

127.0.0.1:6379> set one-more-num 1
OK
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-num
"int"

短字符串类型效果如下：

127.0.0.1:6379> set one-more-str 万猫学社
OK
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-str
"embstr"

长字符串类型效果如下：

127.0.0.1:6379> set one-more-str 万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社|万猫学社
OK
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-str
"raw"

当然，了解以上细节还没能完全“征服”面试官，我们需要更深入一些:)

简单动态字符串

在C语言中，字符串是以空字符表示结尾的字符数组。在Redis中没有直接使用C语言的字符串，而是定义了一个叫做简单动态字符串（Simple Dynamic String，SDS）的结构，并把其作为Redis默认的字符串表示。

简单动态字符串有三个属性：

• len：记录buf字符数组中已使用的字节数量
• free：记录buf字符数组中为使用的字节数量
• buf[]：字符数组，用于保存字符串

为了理解，我们举个例子：

127.0.0.1:6379> set one-more-str OneMore
OK

那么，对应的简单动态字符串就是这样的：

其中，len为7，表示这个简单动态字符串中保存了一个7个字节的字符串；free为0，表示这个简单动态字符串没有分配未使用的空间；buf是一个字符数组，数组的前7个字节分别保存了O、n、e、M、o、r、e字符，最后一个字节是空字符\\0。

相对于C语言的字符串，简单动态字符串有什么好处呢？

• 获取字符串长度的时间复杂度为O(1)。
• 可以保存字节数组，支持安全的二进制数据存储。
• 内部实现了内存空间的预分配机制，减少内存空间分配次数。
• 内部实现了惰性删除机制，字符串缩减后内存不释放，做为预分配空间。
• API是安全的，不会造成缓冲区溢出。

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面试官你等着瞧吧，今天你对我爱答不理，明天我让你高攀不起，哈哈哈。。。

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