Redis简单动态字符串
Redis简单动态字符串
Redis 没有直接使用 C 语言传统的字符串表示(以空字符结尾的字符数组,以下简称 C 字符串), 而是自己构建了一种名为简单动态字符串(simple dynamic string,SDS)的抽象类型, 并将 SDS 用作 Redis 的默认字符串表示。
在 Redis 里面, C 字符串只会作为字符串字面量(string literal), 用在一些无须对字符串值进行修改的地方, 比如打印日志:
redisLog(REDIS_WARNING,"Redis is now ready to exit, bye bye...");
当 Redis 需要的不仅仅是一个字符串字面量, 而是一个可以被修改的字符串值时, Redis 就会使用 SDS 来表示字符串值: 比如在 Redis 的数据库里面, 包含字符串值的键值对在底层都是由 SDS 实现的。
举个例子, 如果客户端执行命令:
redis> SET msg "hello world" OK
那么 Redis 将在数据库中创建了一个新的键值对, 其中:
- 键值对的键是一个字符串对象, 对象的底层实现是一个保存着字符串
"msg"
的 SDS 。 - 键值对的值也是一个字符串对象, 对象的底层实现是一个保存着字符串
"hello world"
的 SDS 。
又比如说, 如果客户端执行命令:
redis> RPUSH fruits "apple" "banana" "cherry" (integer) 3
那么 Redis 将在数据库中创建一个新的键值对, 其中:
- 键值对的键是一个字符串对象, 对象的底层实现是一个保存了字符串
"fruits"
的 SDS 。 - 键值对的值是一个列表对象, 列表对象包含了三个字符串对象, 这三个字符串对象分别由三个 SDS 实现: 第一个 SDS 保存着字符串
"apple"
, 第二个 SDS 保存着字符串"banana"
, 第三个 SDS 保存着字符串"cherry"
。
除了用来保存数据库中的字符串值之外, SDS 还被用作缓冲区(buffer): AOF 模块中的 AOF 缓冲区, 以及客户端状态中的输入缓冲区, 都是由 SDS 实现的, 在之后介绍 AOF 持久化和客户端状态的时候, 我们会看到 SDS 在这两个模块中的应用。
SDS 的定义
每个 sds.h/sdshdr
结构表示一个 SDS 值:
struct sdshdr { // 记录 buf 数组中已使用字节的数量 // 等于 SDS 所保存字符串的长度 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[]; };
图 2-1 展示了一个 SDS 示例:
free
属性的值为0
, 表示这个 SDS 没有分配任何未使用空间。len
属性的值为5
, 表示这个 SDS 保存了一个五字节长的字符串。buf
属性是一个char
类型的数组, 数组的前五个字节分别保存了'R'
、'e'
、'd'
、'i'
、's'
五个字符, 而最后一个字节则保存了空字符'\0'
。
SDS 遵循 C 字符串以空字符结尾的惯例, 保存空字符的 1
字节空间不计算在 SDS 的 len
属性里面, 并且为空字符分配额外的 1
字节空间, 以及添加空字符到字符串末尾等操作都是由 SDS 函数自动完成的, 所以这个空字符对于 SDS 的使用者来说是完全透明的。
遵循空字符结尾这一惯例的好处是, SDS 可以直接重用一部分 C 字符串函数库里面的函数。
举个例子, 如果我们有一个指向图 2-1 所示 SDS 的指针 s
, 那么我们可以直接使用 stdio.h/printf
函数, 通过执行以下语句:
printf("%s", s->buf);
来打印出 SDS 保存的字符串值 "Redis"
, 而无须为 SDS 编写专门的打印函数。
图 2-2 展示了另一个 SDS 示例:
- 这个 SDS 和之前展示的 SDS 一样, 都保存了字符串值
"Redis"
。 - 这个 SDS 和之前展示的 SDS 的区别在于, 这个 SDS 为
buf
数组分配了五字节未使用空间, 所以它的free
属性的值为5
(图中使用五个空格来表示五字节的未使用空间)。
接下来的一节将详细地说明未使用空间在 SDS 中的作用。