Redis基础知识（学习笔记11--SDS）

１.SDS介绍（为什么要提出SDS）

无论是Redis的key还是Value,其基础数据类型都是字符串。例如，Hash型Value的field 与 Value的类型、List型、Set型、ZSet型Value的元素都是字符串。虽然Redis是使用标准C语言开发的，但并没有直接使用C语言中传统的字符串表示，而是自定义了一种字符串。这种字符串本身的结构比较简单，但功能却非常强大，称为简单动态字符串，Simple Dynamic String,简称SDS。

注意：Redis中的所有字符串并不都是SDS，也会出现C字符串。C字符串只会出现在字符串“字面常量”中，并且该字符串不可能发生变更。例如，Redis 返回的结果中包含的字符串就是C语言的字符串。

２.SDS结构

SDS 不同于C字符串。C字符串本身是一个以双引号括起来，以空字符串‘\0’结尾的字符串序列。但SDS是一个结构体，定义在Redis安装目录下的 src/sds.h中。

struct sdshdr {
//字节数组，用于保存字符串
char buf[];

//buf[]中已使用字节数量，称为SDS的长度
int len;

//buf[]中尚未使用的字节数量
int free;

}

  例如执行 set countey "China" 命令时，键country 与值 ”China“ 都是SDS类型的，只不过一个是SDS的变量，一个是SDS的字面常量，”China“在内存中的结构如下：

 通过以上结构可以看出来，SDS的buf值实际上是一个C字符串，包含空字符串‘\0’共占6个字节。但SDS的len是不包含‘\0’的。

在实际的使用过程中，经常会做一些预分配，变成下面这种结构。

 该结构与前面不同的是，这里面有3字节未使用空间。

补充

type keyname

可以查看那种类型。

object encoding keyname

可以查看key对应的value在内存中的存储类型。例如，如果返回的是"embstr"，就是我们前面说的SDS。

3.SDS的优势

C字符串使用len+1长度的字符串数组来表示实际长度为len的字符串，字符串数组最后以空字符串’\0‘结尾，表示字符串结尾。这种结构简单，但不能满足Redis对字符串功能性、安全性及高效性等的要求。

（1）防止“字符串长度获取”的性能瓶颈

对于C字符串，若要获取其长度，则必须要通过遍历整个字符串才能获取得到。对于超长字符串的遍历，会成为系统的性能瓶颈。而由于SDS结构体中直接就存放着字符串的长度数据，所以对于获取字符串长度需要消耗的系统性能，特别是在长字符串的情况下，不会成为Redis的性能瓶颈。

（2）保障二进制的安全

C字符串中只能包含符合某种编码格式的字符，例如ASCII、UTF-8等，并且除了字符串尾外，其他位置是不能包含空字符串’\0‘的，否则该字符串就会被程序误解为提前结束，而在图片、音频、视频、压缩文件、office 文件等二进制数据中常以空字符串'\0'作为分隔符的情况是很常见的，故而在C字符串中是不能保存图片、音频、视频、压缩文件、office 文件等二进制数据的。

但SDS不是以空字符串'\0'作为结束标志的，其是通过len属性来判断字符串是否结束的。所以，对于程序处理SDS中的字符串数据，无需对数据做任何限制、过滤、假设，只需读取即可。数据写入的是什么，读到的就是什么。

（3）减少内存再分配次数

SDS采用了空间预分配策略与惰性空间释放策略来避免内存再分配问题。

空间预分配策略是指，每次SDS进行空间扩展时，程序不但为其分配所需的空间，还会为其分配额外的未使用空间，以减少内存再分配次数。而额外分配的未使用空间大小取决于空间扩展后SDS的len属性值。

***如果len属性值小于1M，那么分配的未使用空间free的大小与len相同。

***如果len的属性值大于等于1M，那么分配的未使用空间free的大小就是1M。

SDS对于空间释放采用的时惰性空间释放策略。该策略是指，SDS字符串长度如果缩短，那么多出的未使用空间将暂时不释放，而是增加到free中。所以后期扩展SDS时减少内存再次分配。

如果要释放SDS的未使用空间，则可以通过sdsRemoveFreeSpace()函数来释放。

（4）兼容C函数

Redis中提供了很多SDS的API，以方便用户对SDS进行二次开发。为了能够兼容C函数，SDS的底层数组buf[]中的字符串仍以空字符串'\0'结尾。

4 常用的SDS操作函数

函数	功能描述
sdsnew()	使用指定的C字符串创建一个SDS
sdsempty();	创建一个不包含任何字符串数据的SDS
sdsdup(const sds s);	复制字符串（创建一个指定SDS的副本）
sdsfree()	释放指定的SDS
sdsclear()	清空指定SDS的字符串内容
sdslen()	获取指定SDS的已使用空间len值
sdssaveall()	获取指定SDS的未使用空间free值
sdsMakeRoomFor()	使指定的SDS的free空间增加指定的大小
sdsRemoveFreeSpace()	释放指定SDS的free空间
sdscat()	将指定的C字符串拼接到指定SDS字符串末尾
sdscatsds()	将指定的SDS的字符串拼接到另一个指定的SDS字符串末尾
sdscpy()	将指定的C字符串赋值到指定的SDS中，覆盖原SDS字符串内容
sdsgrowzero(sds s, size_t len);	扩展SDS字符串到指定长度，这个扩展是使用空字符串’\0‘填充
sdsrange(sds s, int start, int end)	截取指定SDS中指定范围内的字符串
sdstrim(sds s, const char *cset);	在指定SDS中删除所有只当C字符串中出现的所有字符
sdsemp()	对比两个给定SDS字符串是否相同
sdstolow()	将指定SDS字符串中的所有字面变为小写
sdstouper()	将指定SDS字符串中的所有字面变为大写

学习参阅声明

【Redis视频从入门到高级】

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