Redis数据结构——SDS（简单动态字符串）

最新推荐文章于 2025-02-27 12:01:52 发布

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本文深入解析了Redis中的简单动态字符串(SDS)实现原理，包括其结构、特点及内存管理策略，如空间预分配与惰性释放机制，展示了SDS如何优化字符串操作效率。

Redis中所有字符串都是用SDS（简单动态字符串）实现的，该结构体内部定义如下：

struct sdshdr{
    int len;    //buf已用字节数
    int free;    //buf未用字节数
    char buf[];
};

关于SDS的特点，可以总结为以下几点：

1. SDS遵循C字符串以空字符结尾的风格，兼容部分C字符串函数，buf在末尾默认会带上一个‘\0’字符，但是不会计算到len字段里面，因此buf的实际大小为len+free+1（1表示'\0'字符）。

2. 因为有len字段的存在，所以计算字符串长度的复杂度为O(1)，这点跟C++的String类相似。

3. SDS对内存的管理采用了2种策略：

(1)空间预分配：

如果在对SDS进行修改时发现修改后的字符串长度（这里假设为new_len）不会超过修改前len与free的总和，就直接在原空间上进行操作，不需要堆内存进行重分配。反之，Redis就会对空间进行扩展，在将len修改为new_len的同时，分配min(1MB, new_len)的空间给free字段（buf未用字节数），即新的buf实际可容纳最大字节数为new_len+min(1MB, new_len)+1。

(2)惰性释放：

如果对SDS进行字符串缩短操作，不立即使用内存重分配来回收缩短之后多出来的字节，而是记录在free字段，留给以后扩展的时候用。当然，Redis也提供了适当的API让我们可以在必要的时候进行内存释放。

4. SDS的API是二进制安全的，因为SDS使用len字段来判断字符串是否结束而不是'\0'。