Redis数据结构（一）简单动态字符串

Redis的字符串采用的是自定义的struct，名字叫做简单动态字符串（simple dynamic string,SDS）。

结构如下：

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

采用如此结构的好处是：

【1】获取length的时候复杂度为O(1)，不需要O(n)；

【2】动态分配空间，避免缓冲区溢出，避免每次修改或者append都重新分配；

【3】二进制安全；

关于第一点显而易见，第二点，为了减少修改字符串带来的内存重分配次数，redis采用了2个措施：

1）空间预分配；假设如下sds（状态【0】），执行命令【sdscat(s,”redis”)】往其中append一个字符串“redis”之后将变为状态【1】,发生了什么呢？当sds发现当前free长度无法分配新添加的字符串时，将发生一次空间分配，如果修改之后sds长度小于1MB，则会分配总长度为【修改后长度】*2+1，即为(5+5)*2+1，1为结尾符号空间。如果修改后sds总长度大于等于1MB，则会分配【修改后总长度】+1MB的长度。假设再次执行命令【sdscat(s,”redis”)】，由于当前状态【1】free=10，有足够空间分配新加入的字符串，则不会发生空间分配操作，变为状态【2】；

状态【0】

   struct sdshdr{
   int len=5;
   int free=4;
   char buf[]={‘h‘,‘e‘,‘l‘,‘l‘,‘o‘,‘\0‘,‘‘,‘‘,‘‘,‘‘};
   }; 

状态【1】：

   struct sdshdr{
   int len=10;
   int free=10;
   char buf[]={‘h‘,‘e‘,‘l‘,‘l‘,‘o‘,‘r‘,‘e‘,‘d‘,‘i‘,‘s‘,‘\0‘,...};
   }; 

状态【2】：

   struct sdshdr{
   int len=15;
   int free=5;
   char buf[]={‘h‘,‘e‘,‘l‘,‘l‘,‘o‘,‘r‘,‘e‘,‘d‘,‘i‘,‘s‘,‘r‘,‘e‘,‘d‘,‘i‘,‘s‘,‘\0‘,...};
   }; 

2）惰性空间释放；现在假设从状态【2】执行命令【sdstrim(s,”re”)】,移除sds中所有的’r’,’e’，将转换为状态【3】； 此时并没有释放空间，len+free依然等于20；这样做的目的是避免了缩短字符串时的内存重分配操作，并且未将来的字符串扩充预留了空间 ； 当然也可以使用【sdsfree】真正释放sds；

状态【3】：

   struct sdshdr{
   int len=11;
   int free=9;
   char buf[]={‘h‘,‘e‘,‘l‘,‘l‘,‘o‘,‘d‘,‘i‘,‘s‘,‘d‘,‘i‘,‘s‘,‘\0‘,...};
   }; 

关于第三点，SDS的buf属性称为字节数组，保存的是二进制数据；同时由于使用len字段来判断字符串是否结束，所以是安全的，不会出现c字符串中以空格作为结尾判断，导致字符串被截断的问题。