Redis沒有使用C語言字符串的形式，通過’\0’作為結尾，而是使用了簡單動態字符串(simple dynamic string)。
當Redis使用的字符串不需要修改字符串的內容的時候，可以使用C語言提供的字符串，當需要修改內容的時候就使用的是簡單動態字符串。Redis鍵值對的操作中，都是使用的簡單動態字符串的方式。

這里可以把簡單動態字符串理解成一個對象，這個對象的底層保存著一個字符串。

SDS定義

在sds.h/sdshdr結構體中定義了SDS的值

struct sdshdr {int len;int free;char buf[];
};

如果我們使用SDS定義一個SDS內容為“Redis”的對象，則組織結構如下圖所示

• free屬性值為0，表示這個SDS沒有分配任何沒有使用的空間。
• len屬性的值是5，表示這個SDS保存了一個五字節長的字符串。
• buf屬性是一個char類型的數組，數組里面保存了字符串的值，并且以’\0’結束。

SDS和C字符串的區別和優勢

常數時間復雜度獲取字符串長度

C字符串獲取字符串長度需要遍歷，耗時。
SDS記錄了長度，可以在O(1)的時間復雜度獲取字符串長度。

杜絕緩沖區溢出

在C語言中使用strcat(dest, src)的時候，用戶自身需要保證dest的空間要大于拼接之后的內存空間。但是很多時候由于疏忽導致內存溢出。SDS解決了這個問題，使用SDS的APIsdscat的時候，他會進行檢測空間大小是否能夠滿足拼接之后的字符串大小。如果不能，他會重新開辟一個拼接后的大度的二倍的字符串空間。

減少修改字符串時帶來的內存重分配次數

C語言中，使用strcat的時候，用戶需要手動開辟空間，然后使用函數進行字符串的拼接。頻繁的申請空間是一個耗時的操作。但是Redis是一個數據庫，很可能會有頻繁的改變數據的操作，所以Redis不能容忍這種問題的出現，于是SDS的結構體中，喲一個free的屬性，這個是用來記錄未使用的空間的，實現了空間的預分配和惰性空間釋放兩種優化策略。

1. 空間預分配
   當使用SDS的一個API的時候，程序不僅會開辟足夠容納數據的空間，還會額外的開辟未使用的空間。
   額外的未使用的空間的開辟，由如下的方式進行決定：
   如果程序需要使用的SDS的len長度小于1M的話，程序會開辟和len長度一樣大小的free空間。
   如果修改之后的len長度大于1M的話，程序會分配free為1M的空間。
   另外上面的兩種方式還會多分配一個自己的空間，用于存放’\0’。
   補充一點：只要當需要擴充內存空間的時候，才需要開辟。

2. 惰性空間釋放
   當SDS需要使用API去釋放空間的時候，這個時候原有字符串會修改，但是開辟的空間并沒有釋放掉，而是將字符串向前移動，用free記錄未使用的空間大小。

二進制安全

SDS底層通過二進制的方式來保存數據。
Redis不僅可以保存文本數據，還可以保存二進制數據。
即使是文本數據，也是轉化成二進制數據保存的。

兼容部分C字符串函數

雖然是通過二進制保存數據，但是為了能夠兼容string的使用，保存了字符串的一些特性。

SDS API

SDS主要的API如下表

函數	作用	時間復雜度
sdsnew	創建一個包含C字符串的SDS	O(N)，N為給定的字符串的長度
sdsempty	創建一個不包含任何內容的空SDS	O(1)
sdsfree	釋放給定的SDS	O(N)，N為被釋放的SDS的長度
sdslen	返回SDS的已經使用空間字節數	O(1),通過讀取對象的len值直接獲取
sdsavail	返回SDS未使用的空間字節數	O(1)，通過讀取對象的free的值獲取
sdsdup	創建一個SDS的副本	O，N是給定的SDS的長度
stdclear	清空SDS保存的字符串內容	O(1)，由于惰性空間釋放，只改變了對象的len值
stscat	將給定C字符串拼接都SDS字符串的末尾	O(N)，N為被拼接的字符串的長度
sdscatsds	將給定的SDS拼接到另一個SDS字符串的末尾	O，N為被拼接的SDS字符串的長度
sdscpy	將給定的C字符串復制到SDS里面，覆蓋原有的字符串	O(N)，N為被復制的C字符串的長度
sdsgrowzero	用空字符串將SDS擴展到給定長度	O(N)，N為擴展新增的字節數
sdssrange	保留SDS給定區間的數據，不再全進的數據會被覆蓋或者是清除	O(N),N為被保留數據的字節數
sdstrin	接受一個SDS和一個C字符串作為參數，從SDS左右兩端移除所有在C字符串中出現過的字符串	O(M*N)，M為SDS的長度，N為給定C字符串的長度
sdscmp	對比兩個SDS字符串是否相同	O(N),N為兩個SDS中較短的那個SDS的長度

總結

以上是生活随笔為你收集整理的redis学习 -- 简单动态字符串的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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