Redis 章节学习总结

第一章节：简单动态字符串（SDS）
SDS结构定义：

struct sdshdr{
int len;//记录SDS保存的字符串长度
int free;//记录数组中未使用的字节数量
char buf[];//保存字符串
}

SDS与C字符串的区别

1. 复杂度
   c字符串并不记录自身记录，获取长度时遍历整个字符串。复杂度为O(N),sds有len属性复杂度为O(1)

2. 缓冲区溢出
   c字符串不记录字符串长度，进行strcat容易产生缓冲区溢出。而sds的空间分配策略杜绝了缓冲区的溢出。（对sds进行修改时，先进行空间检查，不满足时，API自动扩展空间大小，再执行修改操作）

3. 内存重分配次数
   c字符串每次增长或缩短都会进行一次内存重分配。
   （内存重分配涉及复杂算法，是一个比较耗时的操作）
   sds采用空间预分配与惰性空间释放策略是先分配优化策略
   空间预分配:sds的api对sds修改时，不仅对sds分配必须的空间，还会分配额外的未使用空间
   未使用空间数量公式;
   1.sds的len属性小于1MB ，分配同len属性相同的未使用空间。
   2.sds的len属性大于1MB，程序分配1MB未使用空间。

   例：strcat(s,"cluster");//set s "redis"
   SDS长度修改为13字节，free分配13字节
   

   惰性空间释放
   释放用于优化SDS的字符串缩短操作。缩短字符串时，并不立即回收多出来的字节，而是使用free将字节数量记录起来，待后续使用。

4. 字符编码
   C字符串只保存文本数据，SDS可以保存文本或者二进制数据。

第二章节：
整数集合是集合键的底层实现之一。集合包含整数值元素，数量不多，且不重复。
结构：

uint32_t encoding;//编码方式，数组存储真正类型以编码为准
uint32_t length;//集合包含元素数量
int8_t contents[];//存储元素，包含数组项，值按大小排列

升级规则：当新元素添加类型长于现保存类型，整数集合需要整体升级。升级步骤：根据新元素类型扩展整个数组空间，并为新元素分配空间。底层数组现有元素做新类型转换，并存储相应位置，同时维护元素有序性。

第三章节：
链表：提供高效节点重排能力，以及顺序访问节点方式，通过增删改查灵活调整链表长度（列表底层实现之一是链表），多个listNode可以通过prev next形成双向链表。
链表结构：
listNode{
listNode * prev;//前置节点
listNode * next;//后置节点
void * value;//节点值
}
链表特性：
双端：每个节点都有prev next 指针获取某个节点及后置节点复杂度位O(1)
无环：表头表尾都以NULL为终点
带表头及表尾指针，获取表头及表尾复杂度O(1)
带链表计数器，获取长度复杂度O（1）
多态：链表可以保存不同类型的值。

第四章节：
字典：一种用于保存键值对的抽象数据结构
哈希表，哈希表节点

哈希算法：根据键值对计算出哈希值和索引值，然后根据索引值，将包含键值对的哈希表节点放到哈希数组指定索引上。
解决哈希冲突：当多个键被分到同一索引上时，redis采用链地址法来解决冲突，每个哈希节点都有一个next指针，可以通过指针构成一个单项链表。
rehash（重新散列）:为了将哈希表的负载因子维持在合理范围内，程序需要对哈希表大小进行相应扩展或收缩
渐进式rehash:字典同时保持两个h[0],h[1]哈希表，分多次渐进式的将一个哈希表的键值rehash到新哈希表上，期间查找先h[0],未找到h[1],新增操作只在h[1]。
哈希表扩展伸缩条件：
1.没有执行bgsave或 bgwriteaof,并且哈希表负载因子大于等于1
2.正在执行bgsave或 bgwriteaof,并且哈希表负载因子大于等于5
3.哈希表负载因子小于0.1时，程序开始执行收缩操作。