redis 设计与实现 读书笔记 - 简单动态字符串

1. 简单动态字符串（SDS）

1.1 SDS 定义

     

 

1.2 SDS与C字符串的区别

1.2.1 获取字符串长度

C字符串中没有SDS结构中的len属性，那么在获取字符串的长度时，每次都需要遍历字符串，直到遇到结尾的 '\0'。但SDS中有len属性。

1.2.2 杜绝缓冲区溢出

SDS结构的字符串在进行修改时，会先判断字符串自身长度，同时根据后设置的字符串进行计算，自动扩展字符串长度。但是C字符串如果在修改前没有人为判断并修改长度，会占用相邻字符串的内容。

 

 

 如果将上图中的s1字符串，由Redis 修改为 Redis Cluster ，如果没有为s1分配足够的空间，那么结果如下所示：S1的内容溢出到S2所在的位置上。

 

 

1.2.3 减少修改字符串时带来的内存分配次数

基于1.2.2的特殊，C字符串每次增加或截取时，都需要重新进行内存分配，但是SDS通过未使用空间，解除了字符串长度和底层数组长度之间的关联。

在SDS中，buf 数组的可以包含未使用字符，未使用字符数据由 free 属性记录。

通过未使用空间，SDS实现了空间预分配、惰性空间释放两种优化策略。

 1.空间预分配（优化字符串增长时，内存分配次数）

   对SDS字符串进行修改时

   1.1如果SDS的长度（len属性）< 1MB，那么 free = len ， buf数组实际长度= len + free + 1byte ('\n'结尾)

　1.2如果SDS的长度 （len属性）>= 1MB ，那么 free = 1MB ，buf 数组实际长度 = len + free(1MB) +1byte('\n'结尾)

2. 惰性空间释放（优化字符串缩短时，内存分配次数）

 即缩短SDS字符串时，并不会立即释放被缩短的空间，而是使用未使用空间，保留在SDS里面，为将来有可能的增长提供了优化，即增长时，如未超过未使用空间，同样不需要重新分配内存。

并且提供了相应的API，可以在需要时，进行空间释放，避免造成内存浪费。

1.2.4 二进制安全

即SDS 所有的API都会以处理二进制的方式处理SDS存放在buf 里的数据，数据在写入时什么样，被读取时就是什么样. 

redis 不是用buf 数组保存字符，而是保存二进制数据。