SDS 基本概念
簡單動態字符串（Simple Dynamic String）SDS，用作Redis 的默認字符串。
C語言中的字符串：以空字符結尾的字符數組
SDS實現舉例
redis > SET msg "hello world"
OK
我們通過 SET 在 Redis 數據庫中創建了一個數據鍵對象為 "msg" 和 數據值對象為 "hello world" 的鍵值對，其中數據鍵和數據值對象底層的字符串實現都是 SDS 。同時， SDS 還被用于 AOF 緩沖區。
SDS 定義
struct sdshdr {
# 記錄 buf 數組中已使用字節的數量，即當前字符串長度值
# 等于 SDS 所保存字符串的字節長度
int len;
# 記錄 buf 數組中未使用字節的數量，buf空余可用的長度，append時使用
int free;
# 字節char數組，用于保存字符串，實際保存字符串數據，最后一個字節保存了空字符 '\0'
char buf[];
};
buf 屬性的字節數組中的字符串長度等于 len 屬性值加上1，因為 Redis遵循 C語言的規范，在SDS數據類型字符串的結尾加上了 空字符串，額外占用 1 個字節空間，這1個字節空間不計算在 SDS 的 len屬性里面。
由于SDS將字符串的結尾加上了 空字符串符合C語言字符串規范，Redis 字符串操作可以兼容C語言中一部分字符串庫中的函數，Redis 無需專門為 SDS在編寫一套函數。
SDS的優點
常數復雜度獲取字符串長度
- C字符串需要遍歷整個字符串，計數，直到碰到空字符，停止計數，復雜度為O(N)
- SDS獲取 len 屬性值即可，復雜度為 O(1) 。所以 STRLEN 的復雜度也為 O(1)
API安全，杜絕緩沖區溢出
- C字符串在進行字符串拼接 strcat 時，需要預先分配足夠的空間，來容納拼接的字符串，否則會造成緩沖區溢出的問題，比如臨近的空間有另外一個字符串。
- SDS 在進行字符串拼接時，會先檢查 len 的長度是否足夠，如果不夠，會先擴展 len，再進行字符串拼接。
減少修改字符串長度時所需的內存重分配次數
- 空間預分配
- 當對 SDS 進行空間擴展時，計算擴展之后的 len值如果小于 1mb，那么久會分配 擴展之后的 len 值給 free 屬性作為，為下次擴展時預分配的未使用空間，如果下次擴展所需字節空間小于 free 的值，那么就無需進行空間擴展，直接使用未使用空間。
- 惰性空間釋放
- 同樣，默認情況下，對 SDS 進行縮減時，縮減的空間不會立刻被這個SDS釋放，而是分配給 free ，如果之后再進行擴展時，有可能會用到。
- Redis 的 SDS 類型通過這兩種空間分配策略，減少了字符串增長縮減時所需的內存重分配操作，為內存分配提供了優化。
二進制安全
Redis 通過 len屬性的值來判斷是否結束，而不是C字符串的 \0 作為結束。
兼容部分C字符串函數
上面已經提到SDS在末尾添加了 \0 ，這樣可以兼容部分C字符串函數，可以直接使用 string.h> 函數庫。
Redis 字符串源碼原理
1、Redis的字符串結構被設計成一個[SDS]結構
字符串實際內容是被存放在一個數組中，如下表
struct SDST> {
T capacity; // 數組容量
T len; // 數組實際長度
byte flags; // 特殊標識位，不理睬它
byte[] content; // 數組內容
}
當字符串的大小超出當前分配的capacity大小時，數組將擴容，分配更大的數組，將舊的數組拷貝到新數組中，再將增加到字符串添加進去。
2、embstr 與raw
1）Redis的字符串的儲存方式分為2種，當長度特別短時，使用emb形式存儲，當長度超出44時，使用raw存儲。
2）倆者的區別：
Redis的對象頭結構如下：
struct RedisObject {
int4 type; // 4bits
int4 encoding; // 4bits
int24 lru; // 24bits
int32 refcount; // 4bytes
void *ptr; // 8bytes，64-bit system
} robj;
解析：不同的對象具有不同類型的type；同一個類型的type會有不同的存儲形式encoding；使用lru來記錄對象的LRU信息，每個對象都有一個引用計數，當計數為0的時候，對象就會被銷毀，內存被回收；pre指針用來指示對象內容具體存儲位置；上訴對象有結構內容加起來需要占用16字節的存儲空間。
SDS對象頭大小：實際內容的大小(capacity) + 3byte，3是用來存儲capacity + len + flags內容加起來的長度，而content數組初始值是16，所有SDS最小的大小是19 (16+3 )；
存儲形式如下圖：
解析：embstr將RedisObject對象頭和SDS對象連續存在一起，使用malloc方法一次分配；而raw需要倆次malloc，倆個對象頭砸死內存地址上一般是不連續的。embstr最大能容納的字符串長度是44字節
3、擴容策略
字符串在長度小于1M之前，擴容空間采用加倍策略，即保留100%冗余空間。當長度大于1M，沒次擴容只會多分配1M的冗余空間。
以上為個人經驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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