redis数据结构之动态字符串（SDS）

Posted 2022-05-24 _瞳孔

我们都知道Redis中保存的Key是字符串，value往往是字符串或者字符串的集合。可见字符串是Redis中最常用的一种数据结构。

不过Redis没有直接使用C语言中的字符串，因为C语言字符串存在很多问题:

• 获取字符串长度的需要通过运算，O(n)复杂度
• 非二进制安全，不能出现类似于’\\0’的字符，因为在c字符串中，'\\0’代表字符串结束
• 不可修改

Redis构建了一种新的字符串结构，称为简单动态字符串(Simple Dynamic String)，简称SDS。

例如，我们执行命令:

ubuntu_docker:0>set name "张三"
"OK"
ubuntu_docker:0>

那么Redis将在底层创建两个SDS，其中一个是包含name的SDS，另一个是包含“张三”的SDS。

redis是用C语言写的，其中SDS是一个结构体，源码如下：

struct __attribute__((__packed__)) sdshdr8 
	uint8_t len; /* buf已保存的字符串字节数，不包含结束标示 */
	uint8_t alloc; /* buf申请的总的字节数，不包含结束标示 */
	unsigned char flags; /* 不同SDS的头类型，用来控制SDS的头的大小 */
	char buf[];

例如，一个包含字符串“name"的sds结构如下:

SDS之所以叫做动态字符串，是因为它具备动态扩容的能力，例如一个内容为“hi”的SDS:

假如我们要给SDS追加一段字符串",Amy”，这里首先会申请新内存空间:

• 如果新字符串小于1M，则新空间为扩展后字符串长度的两倍+1;
• 如果新字符串大于1M，则新空间为扩展后字符串长度+1M+1。称为内存预分配。

使用SDS的优点如下：

• 获取字符串长度的时间复杂度为0(1)
• 支持动态扩容
• 减少内存分配次数
• 二进制安全

当然上面的源码只是选取一个出来，事实上redis还提供很多种比特位的结构体，打开redis源码的sds.h文件就可以看见：

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */

通过这个注释可以了解，redis提供5种SDS结构体，其中sdshdr5从来不被使用，一般都是直接访问标志字节

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