簡單動態字串

​ Redis 沒有直接使用C語言的字串，而是自己構建了一個名為簡單動態字串的掃象類（SDS），並將SDS做為Redis的預設字串。

​ C語言的字串，在Redis中，只會做一些日誌處理的工作，因為這些工作不需要對字串進行修改。而需要修改的字串的都會採用 SDS。

比如下面這個例子：

    set msg "hello,world"

​ 這個命令是一個簡單的儲存命令，鍵是 msg 值是 hello,world，這個動作會在資料庫中建立一個新的鍵值對。

那麼這個鍵值對的鍵和值都是由 SDS 實現的。

SDS 除了用來儲存資料庫的物件以外，還被用做資料庫的緩衝區的實現。

SDS 結構的定義

  struct sdshdr{
    // 陣列中已儲存的字元長度
    int len;
    // 陣列中還未使用的長度
    int free;
    // 字切陣列，用於儲存字串
    char buf[];
  }

​ 在buf陣列中，最後一位永遠都是/0 ,這一位也不會記入陣列的長度中，對我們使用者來說，可以完全當它不存在，但是這個/n 存在的好處卻是非常大的，因為C語言的字串本來未尾就自帶了一個 /0 ，Redis 的SDS 後面也加一個數組 ，可以使Redis 完全可以重用C語言字串的API。

SDS 和 C語言原生字串的比效

1、獲取字串長度

​ 原生字串獲取長度的時間複雜度為 O(n) , 因為它沒有記錄自身長度的欄位，所以如果想要獲取字串的長度，就必須要遍歷整個字串，直到遇到 /0

​ 並且 SDS 的統計字串的長度工作是在執行APi的時候 ，自動執行的，並且不需要我們手動設定，可以方便我們的使用，所以這保證了獲取字串長度的工作不會使Redis 陷入效能瓶頸，就算一直對一個字串一直使用 STRLEN 命令，也不會造成任何影響 ，因為Redis 獲取字串長度的命令，時間複雜度僅為 O(1)。

2、保證快取區不會益出

​ 使用C語言原生字串的害處就是，如果修改一個字串的時候，忘讓給他重新分配空間，可能導致緩衝區益出，並且會覆蓋別的資料。

​ 在使用SDS的時候 ，則不會出現這個情況，因為每一次修改SDS字串的時候 ，都會先檢查free屬性，檢視空間是否足夠。如果不夠的話，則會先對SDS進行擴容，然後才是對字串進行修改。

​ 如果是在別的應用中，如果每一次修改字串時去擴容或者縮容，是完全可以理解的，但是Redis是一個數據庫，無法忍受這樣效能浪費，所以每一次擴容的時候，都會為下一次修改預留空間，分配的規則如下：

如果SDS 的長度小於 1M，那麼每一次增加的空間長度為此時len的長度，增加後 free 和 len 的長度應該是一樣的。此時的長度計算為: free + len + 1

如果SDS 的長度大於 1M ，那麼每一次增加 1M 的空閒空間，此時SDS的長度為：len + 1M + 1

​ 因為通過空間預分配，所以Redis 可以減少連續執行字串增長操作所需要的記憶體重新分配次數，並且這些分配的空間，並不會因為字串的縮短而被回收，而是會留在SDS中，以防止未來會有這一方面的需要。並且我們也不需要擔心這些空間會對記憶體造成什麼影響，SDS 的APi會在真正有用的時候 ，對這些空間進行釋放。

二進位制安全

​ 我們在使用Redis 的時候 ，可以直接儲存圖片，視訊，音樂。。。那是因為Redis存在buf裡面的資料是二進位制的，並不是簡單的字串，也不會對二進位制資料進行處理，過濾等操作，這也保證了，我們存入資料的時候是什麼樣，讀取資料的時候就是什麼樣。

​ 而C語言就不可以這樣了，因為C語言會預設以 /0 字元進行分割字串，所以便得C字串除了結尾包含空字元外，中間的字元都不能包含這樣的字元，這就極大的限制了C原生字串的使用範圍。