Redis高频面试题——String对象
Redis 中的 String 是最常用的数据类型之一，它在内部有多种编码方式，用于提升性能和节省内存。下面我们详细介绍一下
Redis String 对象的编码类型
Redis 中的 String 对象底层支持 三种编码方式（Encoding），3.2版本之前是39,3.2版本之后才是44：
| 编码方式 | 说明 | 使用场景 |
|---|---|---|
int |
整数 | 可以表示为 long long 的整数 |
embstr |
短字符串（长度 ≤ 44 字节） | 小字符串、高效分配 |
raw |
普通字符串（长度 > 44 字节） | 大字符串 |
逐个介绍
1. int 编码
- 存储内容是一个整数，比如：
SET age 25 - Redis 会将该 String 对象编码为
int - 优点：节省内存，操作效率高（无需分配字符串结构）
✅ 使用条件：
- 值能被解析为整数（
long long范围内）
2. embstr 编码（Embedded String）
- 用于存储长度小于等于 44 字节的字符串
- Redis 会将
redisObject和实际字符串SDS分配在一起（一次 malloc），提高分配效率和缓存局部性
优点：
- 创建快，释放快，内存连续
- 常用于小字符串，如：
SET name "Bob"
3. raw 编码
- 超过 44 字节的长字符串使用
raw编码 redisObject和字符串内容是分开分配的（两次 malloc）- 灵活但性能略低于
embstr
如何查看实际编码？
你可以使用 OBJECT ENCODING key 命令查看 Redis 内部编码：
SET mykey 42
OBJECT ENCODING mykey # 返回 int
SET mykey "hello"
OBJECT ENCODING mykey # 返回 embstr
SET mykey "a very very long string over 44 bytes........"
OBJECT ENCODING mykey # 返回 raw
小结
| 编码方式 | 特点 | 内存结构 | 触发条件 |
|---|---|---|---|
| int | 高效存储整数 | 非字符串 | 字符串能转为整数 |
| embstr | 快速创建、释放的小字符串 | 连续内存 | 字符串长度 ≤ 44 字节 |
| raw | 普通字符串，大字符串 | 分散内存 | 字符串长度 > 44 字节 |
如果你对 SDS（Simple Dynamic String）机制也感兴趣，我可以继续讲讲它是如何扩容、预分配、避免内存碎片的
当然可以！在 Redis 的 raw 编码中，字符串是通过一种特殊的结构 —— SDS（Simple Dynamic String） 来管理的。SDS 的底层结构是 sdshdr，它比 C 的 char* 更加安全、灵活。下面我们详细看看它的结构和特点
什么是 sdshdr
sds 是 Redis 自定义的一种动态字符串类型，它的底层是一个结构体叫 sdshdr。这个结构不仅存储了字符串的内容，还保存了字符串的长度和分配空间等元信息。
为什么不用 char*？
C 语言的 char* 有这些问题：
- 需要用
strlen()才能知道字符串长度，时间复杂度 O(n)。 - 容易出现 缓冲区溢出。
- 扩容和拼接效率低、内存管理混乱。
而 SDS 就解决了这些问题。
sdshdr 的常见结构
Redis 中的 SDS 实现其实是一个结构体族（根据字符串长度使用不同的结构），我们以常用的 sdshdr8 举例说明：
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
uint8_t len; // 当前字符串长度（不含 \0）
uint8_t alloc; // 已分配的空间长度（不含 header 和 \0）
unsigned char flags; // 低 3 位表示是哪种类型的 sdshdr
char buf[]; // 字符串内容（以 \0 结尾）
};
字段含义解释：
| 字段 | 含义 |
|---|---|
len |
当前字符串实际长度（不包含\0） |
alloc |
分配的缓冲区大小（也不含\0） |
flags |
记录类型，比如 sdshdr5/8/16/32/64 |
buf[] |
存储实际字符串，最后是\0结尾 |
优点分析
✅ 获取长度是 O(1)
size_t sdslen(const sds s);
不需要遍历字符串，效率远超 strlen()。
✅ 自动扩容
如果你执行 sds cat 或追加，SDS 会自动判断是否需要扩容。
✅ 减少内存碎片
预分配机制：比如你追加 “abc” 后，可能会分配更多的内存空间，下次再追加就不用 realloc 了。
多种 sdshdr 类型
为了节省内存，Redis 使用了不同类型的 sdshdr：
| 类型 | 最大长度 | 结构体大小 |
|---|---|---|
sdshdr5 |
31 字节 | 最小，仅 flags |
sdshdr8 |
255 字节 | 常用小字符串 |
sdshdr16 |
65,535 字节 | 中等字符串 |
sdshdr32 |
4GB | 长字符串 |
sdshdr64 |
超大字符串（稀有） | 特殊场景 |
Redis 会根据字符串的实际长度自动选择最优的 sdshdr 类型。
一个例子（伪代码）：
sds s = sdsnew("hello redis");
printf("长度: %d\n", sdslen(s));
printf("容量: %d\n", sdsavail(s));
输出示例：
长度: 11
容量: 33
说明 alloc 分配了 44 字节，但当前只用了 11。
小结
| 特性 | 优点 |
|---|---|
| O(1) 获取长度 | 高效替代 strlen() |
| 自动扩容 | 更好支持拼接和增长 |
| 内存安全 | 避免 C 的 buffer overflow |
| 多结构支持 | 节省内存，适应不同长度的字符串 |
| 与 C 兼容 | buf[] 末尾是 \0，可以与 C 字符串兼容 |
面试中关于 Redis 的 String 类型的提问非常高频，通常围绕数据结构、编码、性能、应用场景等方面。下面我给你整理了一些面试中高频问题 + 答案解析，帮你系统性准备
高频面试题 + 答案（关于 Redis 的 String）
1️⃣ Redis 的 String 是什么？底层是怎么实现的？
答：
Redis 的 String 是最基本的数据类型，最大可以存储 512MB 的二进制安全数据。
底层使用的是 SDS（Simple Dynamic String），不是 C 的 char*，它具备以下优点：
- 记录字符串长度（O(1) 获取）
- 自动扩容、预分配空间
- 安全：防止缓冲区溢出
- 多种类型（sdshdr5、sdshdr8、16、32、64）节省内存
2️⃣ String 的常见应用场景有哪些？
答：
- 缓存对象（JSON、序列化后的对象）
- 计数器（用
INCR/DECR实现） - 分布式锁（
SET key value NX EX 10） - 限流器（结合 Lua 脚本 + INCR）
- 存储配置信息、Token、验证码等
3️⃣ Redis SETNX 和 SET NX 有什么区别？
答：
SETNX key value：只在 key 不存在时设置，只能设置值。SET key value NX：功能一样，但SET命令还支持额外参数，比如EX设定过期时间，更推荐使用。
面试建议答：推荐使用 SET key value NX EX 10 原子性地实现分布式锁。
4️⃣ String 的编码方式有哪些？什么时候会用？
答：
Redis 会根据 value 的内容和大小自动选择编码方式：
| 编码类型 | 说明 |
|---|---|
| int | 8 字节整数，节省内存 |
| embstr | 小于等于 44 字节的字符串，连续内存块，创建快 |
| raw | 长字符串，SDS 实现，支持扩容 |
触发条件：
- 字符串是整数 ➜
int - 字符串 ≤ 44 字节 ➜
embstr - 字符串 > 44 字节 ➜
raw
5️⃣ embstr 和 raw 区别？
| 特性 | embstr | raw |
|---|---|---|
| 内存分配 | 一次性分配对象和数据 | 分别分配 |
| 适用数据 | 短字符串（≤ 44 字节） | 长字符串（> 44 字节） |
| 性能 | 创建、释放更快 | 支持动态扩容 |
6️⃣ 你了解 SDS 的预分配机制吗？
答：
是的。SDS 在字符串增长时会自动扩容，避免频繁的内存分配。
扩容策略如下：
newlen < 1MB：多分配相同大小的空间newlen >= 1MB：多分配 1MB
这样可以提升性能，减少 realloc 次数。
7️⃣ String 类型能存二进制数据吗？
答：
能，Redis 的 String 是二进制安全的，可以存储任意内容（图片、音频、序列化对象等），不限制字符编码。
8️⃣ 如何实现一个全局唯一 ID 生成器？
答：
利用 Redis 的 INCR 原子性即可：
INCR user:id
还可以结合业务前缀与时间戳生成订单号等，如：
SET order:20250425 1000
INCR order:20250425
9️⃣ String 类型最大能存多少数据？
答：
最大为 512MB，超出 Redis 会报错。
1️⃣0️⃣ 如何实现分布式锁？
答：
核心命令是：
SET lock:job123 "UUID" NX EX 10
加锁成功返回 OK，失败代表锁已被其他客户端占用。
释放锁时使用 Lua 脚本确保删除的是自己加的锁，避免误删：
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del", KEYS[1])
else
return 0
end
11.浮点型在String是用什么表示?
分析：基础知识考查，只有三种编码模式INT只针对于整型，所以浮点型必然是字符串存储。
回答：要将一个浮点数放入字符串对象里面，需要先将这个浮点数转换成字符串值，然后再保存转换所得的字符串值，比如浮点数3.14，对应就变成了"3.14"这个字符串了。所以浮点数在字符串对象里面是用字符串值表示的。
12.Redis字符串底层是String对象，String对象有三种编码方式：INT型、EMBSTR型、RAW型。如果是存在一个整型，可以用long表示的整数就以INT编码存储;如果存字符串，当字符串长度小宇等于一个阈值，使用EMBSTR编码；字符串大于阈值，则用RAW编码。在我用的5.0.5版本中阈值是44。
13.SDS有什么用？
分析：Redis是用C语言写的，SDS可以说是对C字符串的封装，一般对比普通C字符串。可以从计算长度、扩容、缩容、二进制存储这几个场景来描述。
回答：
（1）SDS包含已使用容量字段，O（1）时间快速返回有字符串长度，相比之下，C原生字符串需要O(n)。
（2）有预留空间，在扩容时如果预留空间足够，就不用再重新分配内存，节约性能，缩容时也可以将减少的空间先保留下来，后续可以再使用。
（3）不再以’\0’作为字符串结束判断标注呢，二进制安全，可以很方便地存储一些二进制数据。
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