redis 内部数据结构(1.1)-字符串

简单动态字符串 sds

数据结构

typedef char *sds;

struct sdshdr {
        // 记录 buf 数组中已使用字节的数量
        // 等于 SDS 所保存字符串的长度
        int len;
        // 记录 buf 数组中未使用字节的数量
        int free;
        // 字节数组，用于保存字符串
        char buf[];
};

与 C 中字符串结构不同的是，C语言需要遍历字符串以确认字符串结束的位置(On)，SDS 的效率是 O1.

SDS 的好处不止于此，还可以避免在修改 buf，尤其是追加情况下， 的内存溢出问题。

内存分配

直接引用别人博客里说的内容吧。

1. 在函数sdsnewlen中，根据是否需要初始化使用zmalloc和zcalloc两个不同函数。
2. 计算字符串长度的时候，直接使用函数sdslen，不需要调用strlen。
3. 需要扩展free的空间时， 需要调用函数sdsMakeRoomFor， 该函数空间分配策略比较有意思， 如果free>=addlen,直接返回。 否则判断free＋addlen是否小于SDS_MAX_PREALLOC这个宏， 如果小于，那么这次就分配2*（free＋addlen）的空间， 这样每次多分配一陪的空间； 否则就分配free+addlen+SDS_MAX_PREALLOC的空间。 这样可以控制最大多分配多少的空间， 以至于不要浪费太多空间。例如： sds old＝sdsnew("test one"); sds new=sdscat(old,"test"); 此时有12的空余空间， 如果再次调用``sdscat(new,”test”)``, 那么就不需要分配空间。
4. 在函数sdscatvprintf中， 空间申请是以16，32，64..这样增长的， 无处不透露提高性能。
5. 在函数sdscmp中， 调用memcmp， 性能要比strcmp好， 而且还是二进制安全的。
6. 在函数sdssplitlen中， 默认分配的数组为5， 然后按照2的倍数进行增长， 这样做法，有点浪费空间，但是加快速度，不要每分割出来一个字符串就要申请空间。 比较的时候把seplen为1分出来， 也是加快字符串比较速度的考虑， 大部分时候应该是seplen为1。

增加的情况

为什么需要用 free，为什么需要预先分配内存空间？
其实目的很明确，就是避免过多次的分配内存空间，因为这个过程时间消耗很大。如果需要修改字符串，检查 free 是否够用，如果够则不分配内存，否则分配。达到减少内存变动次数的目的。

预分配空间的大小是这样决定的：

1 length >> 20 > 1，length 对于的大小超过 1M，分配 1M 的free
2 length >> 20 <=1, 分配与 length 相同大小的 free

减少的情况-惰性空间释放

用几个图来说明释放时候 free 的变化情况：

初始状态

释放全部 x,y 的状态图

释放后追加的状态

其他

SDS 是二进制安全的，比 C 只能保存文本数据相比具有更多的优势。可以兼容部分 C 语言中的字符串函数。