理解Redis SDS（简单动态字符串）

本文主要是介绍理解Redis SDS（简单动态字符串），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

简述

Redis中并没有直接使用C语言的字符串表示（在内存中以“\0”作为字符串的结尾），而是自己新建了一个字符串的结构，该结构就是SDS（Simple Dynamic String，简单动态字符串）。

SDS在Redis中的使用

Redis中设计可变字符串都是用的SDS结构，如Redis底层为键值对结构，所有的键都是字符串类型的，就是SDS结构的对象。当然Redis打印日志时，字符串不需要变化，则是使用的C语言的字符串。

SDS结构

struct sdshdr{//buf数组中未使用的字节数量int free;//buf数组中已经使用的字节数量，不包括“\0”int len;//字节数组，用来保存字符串char buf[];
}

假如用SDS来存储字符串“Redis”，那么其结构如下：
在这里插入图片描述
len为5，实际buf数组的长度为6，有一个字节用来存储了“\0”。SDS不需要“\0”来判断字符串是否到结尾，那么为什么还要在buf数组最后用“\0”作为结尾呢？其实主要是Redis还要用到C语言中对字符串的处理函数，以“\0”作为结尾，Redis就可以使用这些函数而不用自己去实现。

SDS与C语言字符串的区别

获取字符串长度时时间复杂度O(1)

在C语言的字符串中，以"\0"作为结尾，在需要求字符串长度的时候，需要遍历数组到“\0”处，时间复杂度为O(N)。而在SDS的结构中，可以直接从len中读取长度，时间复杂度为O(1)。

缓冲区溢出问题

传统C语言字符串在执行诸如字符串相加的函数时，是假设使用者已经进行了内存的分配，有足够的内存可以供操作，假如使用者在执行函数之前没有进行内存处理，就可能出现缓冲区溢出的情况。
如：现在有两个字符串S1,S2，结构如下：
在这里插入图片描述
此时，如果直接给S1加上“ Cluster”，就会发生溢出，结构变为：

可以看到S2的字符串变为“Cluster”。而SDS结构中free字段，明确规定了buf数组空闲字节的数量，执行操作之前可以计算free是否足够放下新的字符串，如果不够就进行内存分配，这样就可以防止缓冲区溢出。

减少内存分配的次数

传统的C语言字符串，在进行字符串相加操作之前，每一次操作都需要进行内存分配，防止缓冲区溢出。而SDS，如果free空闲字节数量足够，完全可以直接进行操作，不需要进行空间申请。那么SDS是怎么判断应该预留多少free的呢？

空间预分配

假如free中空闲的字节数不足以放下新的字符串，那么SDS也会申请进行内存分配，保证buf足够的空间放下新的字符串。当存储的字符串大小小于1MB时，free会和len一样大，也就是假设新的字符串大小len为13，那么free也为13，buf数组的长度为13 + 13 + 1（\0占一位）。如果新的字符串超过1MB，那么free就为1MB。