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[大数据]redis数据结构之动态字符串(SDS)

我们都知道Redis中保存的Key是字符串,value往往是字符串或者字符串的集合。可见字符串是Redis中最常用的一种数据结构。

不过Redis没有直接使用C语言中的字符串,因为C语言字符串存在很多问题:

  • 获取字符串长度的需要通过运算,O(n)复杂度
  • 非二进制安全,不能出现类似于’\0’的字符,因为在c字符串中,'\0’代表字符串结束
  • 不可修改

Redis构建了一种新的字符串结构,称为简单动态字符串(Simple Dynamic String),简称SDS。

例如,我们执行命令:

ubuntu_docker:0>set name "张三"
"OK"
ubuntu_docker:0>

那么Redis将在底层创建两个SDS,其中一个是包含name的SDS,另一个是包含“张三”的SDS。

redis是用C语言写的,其中SDS是一个结构体,源码如下:

struct __attribute__((__packed__)) sdshdr8 {
	uint8_t len; /* buf已保存的字符串字节数,不包含结束标示 */
	uint8_t alloc; /* buf申请的总的字节数,不包含结束标示 */
	unsigned char flags; /* 不同SDS的头类型,用来控制SDS的头的大小 */
	char buf[];
}

在这里插入图片描述
例如,一个包含字符串“name"的sds结构如下:
在这里插入图片描述
SDS之所以叫做动态字符串,是因为它具备动态扩容的能力,例如一个内容为“hi”的SDS:
在这里插入图片描述
假如我们要给SDS追加一段字符串",Amy”,这里首先会申请新内存空间:

  • 如果新字符串小于1M,则新空间为扩展后字符串长度的两倍+1;
  • 如果新字符串大于1M,则新空间为扩展后字符串长度+1M+1。称为内存预分配

在这里插入图片描述

使用SDS的优点如下:

  • 获取字符串长度的时间复杂度为0(1)
  • 支持动态扩容
  • 减少内存分配次数
  • 二进制安全

当然上面的源码只是选取一个出来,事实上redis还提供很多种比特位的结构体,打开redis源码的sds.h文件就可以看见:
在这里插入图片描述

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */

通过这个注释可以了解,redis提供5种SDS结构体,其中sdshdr5从来不被使用,一般都是直接访问标志字节

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加:2022-05-21 19:02:54  更:2022-05-21 19:03:13 
 
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