Redis使用自己的簡單動態(tài)字符串(simple dynamic string, SDS)的抽象類型。Redis中，默認以SDS作為自己的字符串表示。

struct sdshdr {    
  // 用于記錄buf數(shù)組中使用的字節(jié)的數(shù)目
  // 和SDS存儲的字符串的長度相等  
    int len;    
  // 用于記錄buf數(shù)組中沒有使用的字節(jié)的數(shù)目   
    int free;    
  // 字節(jié)數(shù)組，用于儲存字符串
    char buf[];   //buf的大小等于len+free+1，其中多余的1個字節(jié)是用來存儲’\0’的。
};

image.png

SDS除了用來保存數(shù)據(jù)庫中的字符串之外，SDS還被用作緩沖區(qū)（buffer），如AOF模塊中的AOF緩沖區(qū)，以及客戶端狀態(tài)中的輸入緩沖區(qū)

使用SDS而不使用c語言的string的好處：

1、常數(shù)復雜度獲取字符串長度

C語言中:字符串只是簡單的字符的數(shù)組，當使用strlen獲取字符串長度的時候，內(nèi)部其實是直接順序遍歷數(shù)組的內(nèi)容，找到對應的’\0’對應的字符，從而計算出字符串的長度。即O(N)。

SDS:只需要訪問SDS的len屬性就能得到字符串的長度，復雜度為O(1)。

2、杜絕緩沖區(qū)溢出

Redis是C語言編寫的，并沒有方便的數(shù)據(jù)類型來進行內(nèi)存的分配和釋放（C++ STL String），必須手動進行內(nèi)存分配和釋放。

對于字符串的拼接、復制等操作，C語言開發(fā)者必須確保目標字符串的空間足夠大，不然就會出現(xiàn)溢出的情況。

當使用SDS的API對字符串進行修改的時候，

API內(nèi)部第一步會檢測字符串的大小是否滿足。
如果空間已經(jīng)滿足要求，那么就像C語言一樣操作即可。如果不滿足，則拓展buf的空間
之后再進行操作。每次操作之后，len和free的值會做相應的修改。
擴展buf空間策略：
修改之后總長度len<1MB: 總空間為2*len+1;
修改之后總長度len>=1MB: 總空間為len+1MB+1。
換句話說，預分配的空間上限是1MB，盡量為len。

3、減少修改字符串時帶來的內(nèi)存重分配次數(shù)

Redis主要通過以下兩種策略來處理內(nèi)存問題。

字符串長度增加操作時，進行空間預分配
字符串長度減少操作時，惰性空間釋放

當執(zhí)行字符串長度縮短的操作的時候，SDS并不直接重新分配多出來的字節(jié)，而是修改len和free的值（len相應減小，free相應增大，buf的空間大小不變化），避免內(nèi)存重分配。

SDS也提供直接釋放未使用空間的API，在需要的時候，也能真正的釋放掉多余的空間。

4、二進制安全

C字符串除了末尾之外不能出現(xiàn)空字符，否則會被程序認為是字符串的結(jié)尾。這就使得C字符串只能存儲文本數(shù)據(jù)，而不能保存圖像，音頻等二進制數(shù)據(jù)。

使用SDS就不需要依賴控制符，而是用len來指定存儲數(shù)據(jù)的大小，所有的SDS API都會以處理二進制的方式來處理SDS的buf的數(shù)據(jù)。程序不會對buf的數(shù)據(jù)做任何限制、過濾或假設，數(shù)據(jù)寫入的時候是什么，讀取的時候依然不變。

5、兼容部分C字符串函數(shù)

SDS的buf的定義（字符串末尾為’\0’)和C字符串完全相同，因此很多的C字符串的操作都是適用于SDS->buf的。比如當buf里面存的是文本字符串的時候，大多數(shù)通過調(diào)用C語言的函數(shù)就可以。

二、總結(jié)

C字符串    SDS
獲取字符串長度的復雜度為O(N)    獲取字符串長度的復雜度為O(1)
API是不安全的，可能會造成緩沖區(qū)溢出 API是安全的，不會造成緩沖區(qū)溢出
修改字符串長度N次必然需要執(zhí)行N次內(nèi)存重分配  修改字符串長度N次最多需要執(zhí)行N次內(nèi)存重分配
只能保存文本數(shù)據(jù)    可以保存文本或者二進制數(shù)據(jù)
可以使用所有庫中的函數(shù) 可以使用一部分庫的函數(shù)