Redis中的String类型深入理解

🧵 Redis 字符串类型（String）的底层数据结构

Redis 的 字符串类型（String） 是最基础和常用的数据类型，但其底层实现并不局限于一种固定结构。根据字符串的长度和内容，Redis 会使用不同的数据结构来优化性能和内存利用率。

数据结构选择策略

Redis 根据字符串长度和内容自动选择最合适的底层数据结构：

数据结构	存储条件	优点
整数编码（int）	字符串可以转换为整数（如 "123"）	节省内存，快速计算
Embstr 编码	短字符串（≤ 44 字节）	高效内存管理，减少分配次数
SDS	长字符串或复杂二进制数据	动态扩展，二进制安全

SDS（Simple Dynamic String）

🔹 核心结构：
SDS 是 Redis 字符串类型的主要底层实现。它是对 C 语言 char* 的增强，解决了传统 C 字符串的一些问题（如 '\0' 终止、长度获取复杂等）。

🔹 结构定义：

struct sdshdr {
    int len;        // 当前字符串长度
    int free;       // 剩余未使用空间
    char buf[];     // 字符数组，存储实际数据
};

🔹 特点：

• 动态扩展：自动扩展或收缩，避免频繁内存分配。
• 二进制安全：支持存储任意二进制数据（非 '\0' 终止）。
• O(1) 长度获取：len 字段存储字符串长度，无需遍历。

🔹 应用：

• 存储 短字符串 和 普通文本 数据。

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📦 2. 整数编码（int）

🔹 场景：
当字符串内容是 整数值（如 "123"），且长度较短时，Redis 会将其存储为 整数类型 而不是 SDS。

🔹 优化原因：

• 节省内存：直接用整数存储，比用 SDS 表示更高效。
• 加速操作：整数直接参与计算，无需转换。

🔹 示例：

SET key 100
GET key  # Redis 内部将 "100" 存储为整数

注意： 一旦字符串内容发生变化（如转换为非整数），Redis 会将其转换回 SDS。

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📜 3. Embstr 编码（Embedded String）

🔹 场景：
用于存储 短字符串（通常小于 44 字节）。

🔹 特点：

• 内存连续分配：embstr 会将 SDS 头部和实际数据存储在一块连续内存中。
• 减少内存分配次数：与常规 SDS 不同，embstr 在创建时只进行一次内存分配。

🔹 优势：

• 提高短字符串操作的效率。
• 降低内存碎片。