Redis研究-1.简单动态字符串

咱们知道，在C字符串中，底层的实现是使用c字符数组来实现的，可是在高性能以及内存安全方面，使用底层的c字符串是知足不了的，举个简单的例子，若是你使用strcat(s,s1)函数，若是在操做以前不判断s的空间是否可以容纳s1的内容，那么就颇有可能致使内存溢出，而致使操做失败，所以，为了知足性能及内存安全方面的要求，Redis实现了SDS。

SDS的定义是（位于sds.h）：

struct sdshdr {
   
    // buf 中已占用空间的长度
    int len;

    // buf 中剩余可用空间的长度
    int free;

    // 数据空间,默认是使用C字符串的空字符结尾的
    char buf[];
};

其中每项的含义已经在注释中说明。

经过上面的定义，咱们能够看到，sds与传统的c字符串作了几方面的优化：

1. 在sds中，记录了“字符数组”的的长度len；

2. 经过使用free能够实现预分配策略优化。

经过这两方面的优化，咱们能够获得如下方面的提高：

1. 在作须要设计到内存扩展方面的操做的时候，只要检查free属性，就能够很容易获得是否须要扩展内存，从而避免内存溢出；

2. 在获取字符串长度方面，不再用花费O(N)时间复杂度，只主要得到len属性就能够获得长度，时间复杂度变为O(1);

3. 咱们知道，C字符串和底层数组之间是有密切联系的，所以每次增长或者缩短一个C字符串，都会涉及到对内存的分配，可是使用sds的len属性和free属性，能够减小内存的重分配次数。

关于上面提到的减小内存重分配优化方面，Redis作了两方面的优化，一个是空间预分配和惰性空间释放。

1. 空间预分配：这方面的优化主要是用于字符串的增加操做：当用SDS的API来修改一个SDS，且须要进行空间扩展的时候，程序首先会为SDS分配修改所必须的空间，其次，还会分配额外的使用空间，这里面有两个策略：

1. 当对SDS的内存进行修改后，SDS的长度已经超过1M了，那么Redis会自动的为这个SDS分配1M的free看空间；

2. 当对SDS的内存进行修改后，SDS的长度小于1M，那么，Redis会自动给这个SDS分配等同于len的free空间。

2. 惰性空间释放：对于传统的C字符串，若是咱们要缩短，那么就必定要释放对应的内存，不然会致使内存泄露，可是Redis中的SDS，会把这部份内存用free来记住，因此，能够不用立刻释放，这部份内存能够供之后使用，固然，Redis也提供了相关释放的API。

    

此外，咱们对于传统的C字符串，咱们只能存储简单的文本字符串，为何呢？由于在传统的字符串中，咱们是使用空字符来判断这个字符串是否是结束了，所以在字符串的中间就不能使用特殊的字符。这给要在多场景应用下的Redis带来了弊端，所以，在Redis的SDS中，并非用简单的空字符来判断一个buf是否是已经结束了，而是要使用len属性来判断是否是已经结束，所以，在Redis的SDS中的buf 是能够存储文本字符串以外的数据的，所以，在Redis的SDS中，buf更多的是称做一个字节数组。固然，SDS中的buf 也是使用空字符来做为这个串的结尾的，这是为了兼容一部分C字符串的操做函数。