技術標籤：Redisredis簡單動態字串

1、Redis字串的特點

• 已知Redis的鍵值對的鍵是字串物件，值也可以是字串物件，值還可以是列表物件、雜湊物件、集合物件、有序集合物件總共這五種物件。
• Redis的底層實現語言是經典的C語言，Redis的字串定義與C語言的字串定義有一些區別
  – 1、C語言的字串物件是以空字元結尾的字元型別陣列，有多少個字元該陣列就是多大的
  – 2、Redis使用的是簡單動態字串（SDS, simple dynamic string）的抽象型別，SDS除了用來儲存Redis的字串物件之外，還可以用作緩衝區。

SDS的資料結構定義如下：

strcut sdshdr{
 

	int len;//用來儲存陣列中已使用位元組的數量=SDS所儲存的字串的長度
	int free;//用來儲存陣列中未使用位元組的數量
	int buf[];//位元組陣列，用來儲存字串。大小=len + free
}

SDS的結構用影象表示如下，以儲存字串"Redis"的一個SDS為例：

• 從中可以看出，free=0,表示該SDS的未使用空間大小為0；
• len=5，表示SDS的儲存的字串的大小為5位元組；
• buf的屬性是一個char型別的陣列，其中儲存瞭如上所示的字元，0個未使用字元空間，還要’結尾處的/0‘空字元。
• 如果要獲取該SDS儲存的字串的長度，不用遍歷字串，直接使用len的值就行。獲取長度方便，就能有效防止緩衝區溢位的風險，還能減少修改字串（如拼接等操作）帶來的記憶體重分配資源消耗

2、SDS如何實現減少修改字串帶來的記憶體重分配

結論：SDS使用空間預分配和惰性空間釋放兩種機制來避免標題所示問題

記憶體重分配：字串拼接可能帶來緩衝區溢位，字串縮短可以造成記憶體洩露，這就需要對記憶體空間進行重分配，這種操作涉及到的演算法複雜，可以需要執行系統級別的呼叫，所需要的資源和時間比較多，要儘量避免，可以使用空間換時間的策略。

（1）空間預分配

當對SDS的API對SDS進行修改，需要對SDS進行空間擴充套件的時候，會帶來兩個空間的擴充套件：所必須的字串空間，額外的未使用空間

• len的長度<1MB時，分配的未使用空間大小=len
• len的長度>=1MB時，分配的未使用空間大小=1MB
• 也就是len<1MB的時候free=len，大於的時候free=1MB
  通過空間預分配策略，Redis可以減少連續執行字串增長操作所需要的記憶體重分配次數。

//示例：
sdscat(s,"Tutorial");//將s和"Tutorial"字串拼接

對標題1的SDS執行以上程式時，因為未使用字串空間不夠，將執行一次記憶體重分配操作：len修改為拼接之後的大小並填入資料，free變為13位元組。

如果再次執行上述拼接程式碼，free空間夠用，將不會產生記憶體重分配。

（2）惰性空間釋放

惰性空間釋放針對優化SDS的字串縮短操作，當SDS的API需要縮短SDS所儲存的字串的時候，並不一定要立刻進行記憶體重分配來釋放空閒出來的位元組

• 將釋放出來的位元組轉換為空閒位元組,同時更新free屬性的大小
• 此操作能避免縮短字元帶來的記憶體重分配操作,還為可能的增長操作帶來了快取的空間

參考資料:<Redis設計與實現>第一章