redis沒有直接使用c語言傳統(tǒng)的字符串表示（以空字符結(jié)尾的字符數(shù)組），而是自己構(gòu)建了一種“簡單動態(tài)字符串”（simple dynamic string 谍珊，SDS）用作Redis的默認字符串表示捅暴。

作用

• 保存數(shù)據(jù)庫中字符串值
• 用作緩沖區(qū)：AOF模塊中的AOF緩沖區(qū)盲赊，以及客戶端狀態(tài)中的輸入緩沖區(qū)

2.1 SDS的定義

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

struct sdshdr{
  //記錄buf數(shù)組已使用字節(jié)的數(shù)量碟渺，等于SDS所保存的字符串長度
  int len;
  //記錄buf數(shù)組中未使用的字節(jié)數(shù)量
  int free;
  //字節(jié)數(shù)組叔扼，用于保存字符串
  char buf[]
}

實例圖

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• free屬性值為0览徒，表示sds沒有分配任何未使用空間
• len屬性值為5狈定，表示sds保存了一個5字節(jié)長的字符串
• buf屬性是一個char類型的數(shù)組，分別保存了'R','e',...'s' 五個字符习蓬，最后一個字節(jié)保存空字符 '\0';

SDS遵循C字符串以空字符結(jié)尾的慣例纽什，保存空字符的1字節(jié)空間不計算在SDS的len屬性里面；為空字符分配額外的1字節(jié)空間躲叼，以及添加空字符到字符串末尾操作芦缰，都是由SDS函數(shù)自動完成的；遵循空字符串結(jié)尾好處是枫慷，可以直接重用一部分c字符串函數(shù)庫里的函數(shù)让蕾。例：printf() 函數(shù)等

2.2 SDS 與 C 字符串的區(qū)別

C語言使用長度為N+1的字符數(shù)組，表示長度為N的字符串流礁，并且最后一位元素總是空字符'\0'涕俗，這種表達方式不能滿足Redis對字符串在安全性，效率神帅，以及功能上面的要求

2.2.1 常數(shù)復雜度獲取字符串長度

c字符串不記錄自身的長度信息找御，獲取一個c字符串的長度必須遍歷整個字符串元镀，遇到結(jié)尾的空字符串為止绍填，復雜度為O(N)。
SDS在len屬性中記錄了SDS本身的長度栖疑，復雜度為O(1)讨永。（?設置和更新SDS長度是由SDS的API執(zhí)行時自動完成的）

2.2.2 杜絕緩沖區(qū)溢出

假設有兩個在內(nèi)存中相鄰的兩個c字符串s1和s2，其中s1 保存了“Redis” 遇革，s2保存了“MongoDB”卿闹，通過執(zhí)行strcat(s1, "Cluster")(拼接函數(shù)) ，若忘記在執(zhí)行strcat之前為s1分配足夠的內(nèi)存空間萝快，在執(zhí)行完strcat函數(shù)后锻霎，s1的數(shù)據(jù)將溢出到s2所在的空間中，導致s2保存的內(nèi)容被意外的修改

SDS的內(nèi)存空間完全的杜絕了緩沖區(qū)溢出的可能性：當SDS api 需要對SDS進行操作的時候揪漩，會先檢查SDS的空間是否滿足修改所需的要求旋恼；如果不滿足的話，API會自動將SDS的空間擴大至所需要的大小奄容，然后才執(zhí)行修改操作冰更。所有，SDS不需要手動的修改SDS空間大小昂勒，也不會出現(xiàn)c語言的緩沖區(qū)溢出問題蜀细。

修改前

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修改后

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2.2.3 減少修改字符串時帶來的內(nèi)存重分配次數(shù)

c字符串的底層實現(xiàn)總是一個N+1個字符長的數(shù)組，所以每次增長或縮短一個c字符串，程序都總要對保存這個c字符串的數(shù)組進行一次內(nèi)存重分配操作：

• 增長字符串操作，比如拼接祝闻，執(zhí)行這個操作之前，需要通過內(nèi)存重新分配來擴展底層數(shù)組的空間大小涣觉，如果忘了會產(chǎn)生緩沖區(qū)溢出。
• 縮短字符串操作血柳，比如截斷官册，執(zhí)行這個操作之后，需要通過內(nèi)存重分配釋放不再使用的那部分空間难捌，如果忘了就會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏膝宁。

c字符串內(nèi)存重新分配涉及復雜的算法，需要執(zhí)行系統(tǒng)的調(diào)用根吁，通常是一個比較耗時的操作：

• 一般程序中员淫，修改字符串長度不太常出現(xiàn)，每次修改都執(zhí)行一次內(nèi)存重分配是可以接受的击敌。
• Redis作為數(shù)據(jù)庫介返，用于速度要求嚴格，數(shù)據(jù)頻繁修改的場合，每次修改字符串的長度都需要執(zhí)行一次內(nèi)存分配的話圣蝎，光是執(zhí)行內(nèi)存重分配的時間就會占去修改字符串所用時間的一大部分刃宵，修改頻繁的話，還會對性能造成影響徘公、

sds為了避免c字符串的這種缺陷牲证，通過未使用空間解除了字符串長度和底層數(shù)組長度的之間的關(guān)聯(lián)；在sds中buf數(shù)組的長度不一定就是字符數(shù)量加一关面，數(shù)組里面包含了未使用的字節(jié)坦袍，由free屬性記錄；
通過未使用空間缭裆，實現(xiàn)了 空間預分配 和 惰性空間釋放 兩種優(yōu)化政策：

2.2.3.1 空間預分配

用于優(yōu)化sds字符串增長操作键闺，當進行空間擴展的時候，不僅會為sds分配修改所需要的空間澈驼，還會分配額外的未使用空間。
其中筛武，額外分配未使用空間數(shù)量缝其，由一下公式?jīng)Q定：

• sds len屬性 < 1MB,程序分配和len屬性同樣大小的未使用空間；
• sds len屬性 >= 1MB徘六，程序分配1MB的未使用空間内边；

通過空間預分配策略，Redis可以減少連續(xù)執(zhí)行字符串增長操作所需的內(nèi)存重分配次數(shù)待锈。
在擴展sds空間之前漠其，api會先檢查未使用的空間是否足夠，足夠的話竿音，直接使用未使用空間和屎，無須執(zhí)行內(nèi)存重分配。
通過這種預分配策略春瞬，將內(nèi)存分配次數(shù)從必定N次降低為最多N次

2.2.3.2 惰性空間釋放

用于優(yōu)化sds字符串縮短操作：通過api縮短sds保存的字符串時柴信，并不立即使用內(nèi)存重分配來回收縮短后多出來的字節(jié)，而是通過free屬性將這些字節(jié)的數(shù)量記錄下來宽气，等待將來使用随常；

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執(zhí)行 sdstrim(s, "XY"); //移除sds字符串中所有'X' 和 'Y'

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執(zhí)行sdstrim之后的sds并沒有釋放多出來的8個字節(jié)空間，而是將這8個字節(jié)空間作為未使用空間保留在了sds里面萄涯，將來要執(zhí)行增長操作的話绪氛，未使用空間就能派上用場。

通過惰性空間釋放策略涝影，sds避免了縮短字符串所需的內(nèi)存重分配操作枣察，并為將來可能有的增長操作提供了優(yōu)化。
sds也提供了相應的api袄琳，在我們需要的時候询件，真正的釋放sds未使用空間燃乍，不用擔心惰性空間釋放策略會造成內(nèi)存的浪費

2.2.4 二進制安全

c字符串中的字符必須符合某種編碼（ASCII） ，并且除了字符串末尾之外宛琅，其他地方不能包含空字符刻蟹，否則最先被程序讀入的空字符將被誤以為是字符串結(jié)尾，也限制了c字符串只能保存文本數(shù)據(jù)嘿辟，不能保存圖片舆瘪，音頻，視頻红伦，壓縮文件這樣的二進制數(shù)據(jù)英古。

為了確保Redis適用于不同的使用場景，SDS api 都是二進制安全的昙读，所有api都會以處理二進制方式來處理sds存放在buf數(shù)組里的數(shù)據(jù)召调，并且不會對其中的數(shù)據(jù)做任何限制，過濾蛮浑；sds使用的len屬性的值唠叛，而不是空字符來判斷字符串是否結(jié)束。

2.2.5兼容部分C字符串函數(shù)

雖然sds的api都是二進制安全的沮稚，但一樣遵循c字符串以空字符結(jié)尾的慣例艺沼，為保證保存文本數(shù)據(jù)可以重用一部分<string.h>定義的函數(shù)

2.3 SDS API