小白的Redis学习-SDS简单动态字符串

Posted 2021-02-10 有营养的yyl

本文为读《Redis设计与实现》的记录。该书以Redis2.9讲解Redis相关内容。请注意版本差异。

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　　Redis使用C语言实现，他对C语言中的char类型数据进行封装，构建了一种简单动态字符串（以下简称SDS），该字符串的结构如下

struct sdshdr{
　　//记录buf数组中已使用字节的数量
　　//获取字符串的长度时，就是直接返回的这个字段的值
　　int len;
    //记录buf数组中未使用字节的数量
　　int free;
　　//字节数组，用于保存字符串  
　　char buf[];
}

　　SDS遵循C语言中，字符串以空字符结尾的惯例。该空字符会在buf[]中占一位，但是不会统计到字符串长度 len中，这个空字符对于编程者来说，是透明的。

　　如Redis在SDS中存储的方式可能为

　　　　len = 5;

　　　　free = 0;

　　　　buf = {‘R‘,‘e‘,‘d‘,‘i‘,‘s‘,‘‘}

　　free是指buf中的预留长度。他的值遵循以下三种规则

　　1） buf数组删除掉一部分时，buf的长度不会立即改变，删除的长度会先累加进free的值中。

　　2） buf数组新增一部分时，若free的值大于新增的长度，则free减去新增的长度，若free小于新增的长度，则对buf进行扩容，free = len + 新增的长度 ，buf = 2 * free + 1，加的1是‘‘ 空字符的值

　　3） free的最大值不超过1M

　　总结：SDS的扩容遵循了类似于hashMap扩容的*2规则，通过增加空间复杂度，减少了时间复杂度，空间最大的花费忍耐度是1M。

　　SDS与C语言中的普通字符串的一个大的区别是：SDS允许字符串的中间出现空字符。SDS字符串的结束标识是根据len的大小来进行判断的，末尾额外的增加一个空字符，只是为了使用一部分C语言中提供的API。这样，SDS就可以储存一些图像、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。而C语言中的一般字符串遇到空字符就判断字符串结束。无法存储这些二进制文件。

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　　总的来说，SDS的优点如下：

　　1） 常数复杂度的获取字符串长度 

　　2） 杜绝缓冲区溢出

　　3） 减少修改字符串时所需的内存分配次数

　　4） 二进制存储安全

　　5） 兼容部分C字符串函数