Redis数据结构之String

Redis使用自己的简单动态字符串(simple dynamic string, SDS)的抽象类型。Redis中,默认以SDS作为自己的字符串表示。

struct sdshdr {    
  // 用于记录buf数组中使用的字节的数目
  // 和SDS存储的字符串的长度相等  
    int len;    
  // 用于记录buf数组中没有使用的字节的数目   
    int free;    
  // 字节数组,用于储存字符串
    char buf[];   //buf的大小等于len+free+1,其中多余的1个字节是用来存储’\0’的。
};

image.png

SDS除了用来保存数据库中的字符串之外,SDS还被用作缓冲区(buffer),如AOF模块中的AOF缓冲区,以及客户端状态中的输入缓冲区

使用SDS而不使用c语言的string的好处:

1、常数复杂度获取字符串长度

C语言中:字符串只是简单的字符的数组,当使用strlen获取字符串长度的时候,内部其实是直接顺序遍历数组的内容,找到对应的’\0’对应的字符,从而计算出字符串的长度。即O(N)。

SDS:只需要访问SDS的len属性就能得到字符串的长度,复杂度为O(1)。

2、杜绝缓冲区溢出

Redis是C语言编写的,并没有方便的数据类型来进行内存的分配和释放(C++ STL String),必须手动进行内存分配和释放。

对于字符串的拼接、复制等操作,C语言开发者必须确保目标字符串的空间足够大,不然就会出现溢出的情况。

当使用SDS的API对字符串进行修改的时候,

API内部第一步会检测字符串的大小是否满足。
如果空间已经满足要求,那么就像C语言一样操作即可。如果不满足,则拓展buf的空间
之后再进行操作。每次操作之后,len和free的值会做相应的修改。
扩展buf空间策略:
修改之后总长度len<1MB: 总空间为2*len+1;
修改之后总长度len>=1MB: 总空间为len+1MB+1。
换句话说,预分配的空间上限是1MB,尽量为len。

3、减少修改字符串时带来的内存重分配次数

Redis主要通过以下两种策略来处理内存问题。

字符串长度增加操作时,进行空间预分配
字符串长度减少操作时,惰性空间释放

当执行字符串长度缩短的操作的时候,SDS并不直接重新分配多出来的字节,而是修改len和free的值(len相应减小,free相应增大,buf的空间大小不变化),避免内存重分配。

SDS也提供直接释放未使用空间的API,在需要的时候,也能真正的释放掉多余的空间。

4、二进制安全

C字符串除了末尾之外不能出现空字符,否则会被程序认为是字符串的结尾。这就使得C字符串只能存储文本数据,而不能保存图像,音频等二进制数据。

使用SDS就不需要依赖控制符,而是用len来指定存储数据的大小,所有的SDS API都会以处理二进制的方式来处理SDS的buf的数据。程序不会对buf的数据做任何限制、过滤或假设,数据写入的时候是什么,读取的时候依然不变。

5、兼容部分C字符串函数

SDS的buf的定义(字符串末尾为’\0’)和C字符串完全相同,因此很多的C字符串的操作都是适用于SDS->buf的。比如当buf里面存的是文本字符串的时候,大多数通过调用C语言的函数就可以。

二、总结

C字符串    SDS
获取字符串长度的复杂度为O(N)    获取字符串长度的复杂度为O(1)
API是不安全的,可能会造成缓冲区溢出 API是安全的,不会造成缓冲区溢出
修改字符串长度N次必然需要执行N次内存重分配  修改字符串长度N次最多需要执行N次内存重分配
只能保存文本数据    可以保存文本或者二进制数据
可以使用所有库中的函数 可以使用一部分库的函数
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 217,734评论 6 505
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,931评论 3 394
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,133评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,532评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,585评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,462评论 1 302
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,262评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,153评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,587评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,792评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,919评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,635评论 5 345
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,237评论 3 329
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,855评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,983评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,048评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,864评论 2 354