字符串存儲(chǔ)規(guī)則

redis沒(méi)有默認(rèn)使用c字符串驮俗，僅在字符串字面量和使用c字符串。如果字符串為變量時(shí)，則使用SDS字符串。

SDS定義

sds.h/sdshdr結(jié)構(gòu)

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* 字符串長(zhǎng)度 */
    uint8_t alloc; /* 分配內(nèi)存大性扔汀（除去‘\0’） */
    unsigned char flags; /* 標(biāo)志位（低三位表示類型，其余五位未使用） */
    char buf[]; /* 字符數(shù)組 */
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint8_t len; /* 字符串長(zhǎng)度 */
    uint8_t alloc; /* 分配內(nèi)存大泄窗省（除去‘\0’） */
    unsigned char flags; /* 標(biāo)志位（低三位表示類型敌蚜，其余五位未使用） */
    char buf[]; /* 字符數(shù)組 */
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint8_t len; /* 字符串長(zhǎng)度 */
    uint8_t alloc; /* 分配內(nèi)存大小（除去‘\0’） */
    unsigned char flags; /* 標(biāo)志位（低三位表示類型窝爪，其余五位未使用） */
    char buf[]; /* 字符數(shù)組 */
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint8_t len; /* 字符串長(zhǎng)度 */
    uint8_t alloc; /* 分配內(nèi)存大谐诔怠（除去‘\0’） */
    unsigned char flags; /* 標(biāo)志位（低三位表示類型，其余五位未使用） */
    char buf[]; /* 字符數(shù)組 */
};

如上代碼塊注釋蒲每，個(gè)人認(rèn)為纷跛，Redis并未完全拋棄C語(yǔ)言字符串，只不過(guò)是在C語(yǔ)言字符串的基礎(chǔ)上邀杏，通過(guò)封裝其他的屬性贫奠，構(gòu)造出一個(gè)更加高效的字符串的封裝結(jié)構(gòu)，在早些的版本中記錄了其長(zhǎng)度（實(shí)際使用了多少）望蜡、剩余空間叮阅、以及字符數(shù)組，最新的版本3.2.4中泣特，已經(jīng)對(duì)SDS做了一定的改動(dòng)記錄了長(zhǎng)度、分配內(nèi)存大刑羲妗（除去‘\0’）状您、標(biāo)志位（低三位表示類型，其余五位未使用）兜挨、以及字符數(shù)組膏孟。在3.2.4版本里，redis細(xì)化了sdshdr長(zhǎng)度值拌汇，不同長(zhǎng)度的字符串可以選擇對(duì)應(yīng)位的sdshdr柒桑。

SDS與C字符串區(qū)別

• 獲取字符串長(zhǎng)度

1. C字符串不記錄自己的長(zhǎng)度，當(dāng)需要獲取長(zhǎng)度的時(shí)候噪舀，需要遍歷整個(gè)字符數(shù)組魁淳，對(duì)遇到的所有的字符進(jìn)行計(jì)數(shù)，直到遇到空字符為止与倡，執(zhí)行時(shí)間復(fù)雜度為O(N)界逛。
2. SDS字符串保存了自身的長(zhǎng)度，當(dāng)需要獲取長(zhǎng)度的時(shí)候纺座，直接可以獲取到息拜，這樣把時(shí)間復(fù)雜度降低到O(1)。設(shè)置和更新SDS長(zhǎng)度是由SDS的API在執(zhí)行時(shí)自動(dòng)完成的，使用SDS無(wú)須手動(dòng)修改len屬性少欺。

• 杜絕緩沖區(qū)溢出
  C語(yǔ)言不記錄字符串長(zhǎng)度的另一個(gè)弊端就是容易造成緩沖區(qū)溢出喳瓣。舉個(gè)例子，拼接兩個(gè)字符串：wy和xx
  
  緩沖區(qū)溢出.png

假設(shè)前者為s1后者為s2赞别，那么這里在進(jìn)行字符串拼接的時(shí)候畏陕，一旦沒(méi)有為s1從新分配適合的空間的話，那么拼接后的結(jié)果會(huì)溢出到s2的空間中去氯庆。
SDS在進(jìn)行字符串拼接的時(shí)候蹭秋，會(huì)自行檢查是不是內(nèi)存空間是不是 滿足要求，如果不滿足的話堤撵，自動(dòng)進(jìn)行分配仁讨，而且在進(jìn)行分配空間的時(shí)候，會(huì)實(shí)行預(yù)先分配的策略实昨。

• 減少修改字符串時(shí)帶來(lái)的內(nèi)存重分配次數(shù)
  C語(yǔ)言字符串在進(jìn)行字符串的擴(kuò)充和收縮的時(shí)候洞豁，都會(huì)面臨著內(nèi)存空間的重新分配問(wèn)題。

1. 字符串拼接會(huì)產(chǎn)生字符串的內(nèi)存空間的擴(kuò)充荒给，在拼接的過(guò)程中丈挟，原來(lái)的字符串的大小很可能小于拼接后的字符串的大小，那么這樣的話志电，就會(huì)導(dǎo)致一旦忘記申請(qǐng)分配空間曙咽，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存的溢出。
2. 字符串在進(jìn)行收縮的時(shí)候挑辆，內(nèi)存空間會(huì)相應(yīng)的收縮例朱，而如果在進(jìn)行字符串的切割的時(shí)候，沒(méi)有對(duì)內(nèi)存的空間進(jìn)行一個(gè)重新分配鱼蝉，那么這部分多出來(lái)的空間就成為了內(nèi)存泄露洒嗤。
   Redis在內(nèi)存空間分配的問(wèn)題上進(jìn)行了優(yōu)化，主要分為兩個(gè)過(guò)程魁亦。
3. 內(nèi)存預(yù)分配
   內(nèi)存空間進(jìn)行分配的時(shí)候渔隶，預(yù)先分配一塊多余的空間給當(dāng)前的字符串對(duì)象，使得洁奈，在下一次字符串比如拼接的時(shí)候间唉，盡可能保證其內(nèi)存空間的足夠用，不需要再去分配內(nèi)存利术，這樣的話终吼，效率將會(huì)大大的提升。
   額外分配未使用空間數(shù)量：
   1). 如果修改之后SDS的長(zhǎng)度小于1MB,那么程序?qū)?huì)分配和當(dāng)前字符串len相同的空間給該字符串對(duì)象氯哮。比如說(shuō)际跪，wy和xx進(jìn)行合并商佛，這里是4個(gè)字符，大小為4姆打，實(shí)際的存儲(chǔ)大小為5良姆，但是分配的內(nèi)存空間大小會(huì)采用預(yù)分配的方式，那么分配后的內(nèi)存大小為4+4+1=9個(gè)字節(jié)幔戏。
   2). 如果修改之后的SDS的長(zhǎng)度大小大于等于1MB的話玛追，程序分配的內(nèi)存空間將會(huì)為1MB,比如說(shuō)變化后的字符串對(duì)象達(dá)到了30M，當(dāng)他在分配空間的時(shí)候只分配1MB空間闲延。那么最終空間大小為30M+1MB+1B.
4. 惰性釋放
   當(dāng)字符串進(jìn)行縮短操作的時(shí)候痊剖，并不立即將空間釋放出來(lái)，而是垒玲，將這部分空間通過(guò)free進(jìn)行標(biāo)識(shí)陆馁，本字符串有多少的空余的空間。這樣的話合愈，在再次使用時(shí)也可以避免分配內(nèi)存造成的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)叮贩。
   當(dāng)然，Redis中提供了專門(mén)的API佛析，需要的時(shí)候益老，會(huì)真正的釋放這部分空閑的內(nèi)存。

• 二進(jìn)制安全
  C字符串必須符合某種編碼寸莫，除了字符串的末尾外捺萌，不能包含空字符，否則會(huì)被誤認(rèn)為是字符串的結(jié)尾膘茎，導(dǎo)致最終讀取的字符串是不完整的互婿。這些限制導(dǎo)致了字符串不能用于存放圖片、音頻辽狈、視頻等二進(jìn)制數(shù)據(jù)，只能存放文本數(shù)據(jù)呛牲。
  但是在Redis中刮萌，不是靠空字符來(lái)判斷字符串的結(jié)束的，而是通過(guò)len這個(gè)屬性娘扩。那么着茸，即便是中間出現(xiàn)了空字符對(duì)于SDS來(lái)說(shuō)，讀取該字符仍然是可以的琐旁。
  
  二進(jìn)制安全.png
• C字符串和SDS字符串區(qū)別總結(jié)