Redis之字符串类型

应用场景：

      缓存功能， 共享session，计数

底层结构

    重新定义了C语言中的字符串

    字符串的实现代码在sds.h文件中。

SDS：简单动态字符串

在Redis3.2之前的版本中，是如下存储字符串的

/*
 * 类型别名，用于指向 sdshdr 的 buf 属性
 */
typedef char *sds;
/*
 * 保存字符串对象的结构
 */
struct sdshdr { 
    
    int len;  // buf 中已占用空间的长度
    
    int free;  // buf 中剩余可用空间的长度
    
    char buf[]; // 数据空间
};

示意图：

 

 

而在新版本中Redis是如下存储的。 

   Redis官网GitHub地址

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */ // 类型
    char buf[];         // 实际存储数据
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */        // 长度
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint16_t len; /* used */
    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint32_t len; /* used */
    uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint64_t len; /* used */
    uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};

示意图：

 

相对于旧版本，只是添加了几种类型，更好的优化了存储，节省空间。

 

其中 len 是字符串长度。 alloc 是分配的内存。 flags 是当前结构体类型。  buf[] 用来存储具体的数据

Question1： 为什么sdshdr5没有len，alloc这两个属性？

       答：由于sdshdr5存储的数据量小，没有必要有那两个属性，如果加上，那两个属性的占用空间比字符串本身还要大，所以没有必要。范围大小为2^5-1    默认不使用，长度固定，无法动态扩容

Question2：为什么不直接采取C语言的字符数组进行存储，那样不是占用内存更小吗？（不用存储长度，类型，占用内存..）

   答：①为了二进制安全。  所谓二进制安全，是 C 语言中字符串结束的标志符为  '\0' ， 而在实际的生产中，后端语言可能将对象或者其他类型序列化成一个字符串存储在 Redis 中， 中间可能会出现 '\0' ，如果采用C语言的方式直接存储，会导致字符串异常结束。

    ②len这个变量就很好的解决了这个问题。 '\0' 也会当做一个字符进行存储，len存储整个字符串的长度。而且在Redis中查看字符串长度时，由于 len 直接存储了字符串长度，不用遍历整个字符数组，时间复杂度为O(1)

Question3：flags存在的意义？

   flags占用一个字节，前三位是用来 判断当前字符串的类型，分配不同类型的结构体，在当前结构体不再满足字符串存储的需求时，向更大内存的结构体进行扩展，更好的节省内存

      后五位则表示未使用的内存大小

alloc 属性记录了自己的总分配空间

 

总的来说，Redis自创的字符串结构体有如下优点：

     1.二进制安全

     2.查看字符串的时间复杂度为O(1)

    3.预分配内存，减少修改字符串带来的内存重分配次数，每次扩容都会额外预留一些空间方便下次扩容：

    4.不会造成缓冲区溢出，动态分配内存

    5.兼容部分C语言操作字符串函数

 

操作字符串命令：

1.set命令：设置键值

2.get命令：获取某个键的值

3.incr： 对整型自增1

4.decr： 对整型自减1

5.incrby ： 对整型做加法

6.decrby：对整型做减法

7.mget：批量获取键

8.mset：批量设置键（能使用批量设置时，尽量使用批量设置，这样只需发送一次命令。减少传输）

9.append：字符串连接

10.strlen：查看字符串长度

11.incrbyfloat：浮点型自增

12.getrange ：获取字符串某个区间的值

13.setrange：设置字符串某个下标的值

存储用户数据

    1.使用后端语言将用户id作为key，数据序列化存储在redis中 。

优点：占用内存小

缺点：不方便修改

 

   2.使用用户id和属性作为key，存储值

优点：直观，方便修改

缺点：占用内存大，用户数据分散