redis字符串的实现

redis的字符串数据库结构名叫做SDS(simple dynamic data)。

redis的结构为 

struct sds{

int len;//存储字符串的当前长度,但不会把/0结束符计算进去

int free;//当前可用的空间大小

char buf[];//存储字符串,包括字符串结束符/0,所以整个字符串长度实际应为len+1;但是/0对于sds的使用者来说是透明的

};

redis的字符串实现与c的字符串实现主要有以下几点不同:

1、读取字符串长度O(1)的时间复杂度

从sds的结构中可用得出,使用word->len即可获得字符串的长度O(1),而c使用遍历的方式O(n),

2、部分使用原生C语言的字符串函数,避免代码重复

因为C语言的字符串函数是非二进制安全的,而且在改变字符串的长度时会发生内存泄露或者溢出的现象,所以redis部分函数是重写的,如strcat,部分函数是可重用的,比如strcasecmp,

3、二进制安全,可存取/0字符串,可保存包括文本、图像等数据

C语言在读取文本内容时,遇到字符/0会结束读取文本,所以导致c字符串是不能存储图像等二进制数据的,但是redis作为数据库存储,支持图像等二进制数据存储是必然的,所以在实现上,redis是按照长度而不是特定字符串来结束文本读取。程序在写入时是什么,读出来的时候就是什么。

4、确保不会发生内存溢出的现象

sds的结构中存在free字段,该字段的作用是用来表明当前字符串的可用空间是多少,如果即将要增加的字符串长度小于该值,则拼接在该字符后面,如果大于该值,则sds的api为其分配足够的内存空间,并进行拼接操作;如果是减短字符串长度的话,不是立即释放减少的内存空间,而是采用惰性策略,先使用free记录释放的空间等待将来使用。通过这两种方式很好的避免了内存溢出和内存泄露的情况。在c语言上,如果没有手动申请或释放内存空间,则会产生上述的两种情况的发生。

5、修改N次字符串,最多申请N次内存分配

当字符串的长度n小于1M时,redis为该字符串多分配大小为n的内存空间,也就是该字符串的内存空间就是2n+1,当n>1M时,redis为其分配n+1m+1的大小;通过这种方

来避免对于频繁改动字符串的操作频繁申请内存分配,通过预分配的方式来达到最多申请N次内存分配。

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鉴于上面,所以在使用redis的字符串时,在可控的情况下,应尽量避免改动的字符串长度大于n(n是2的k次方并且刚好是第一个大于原先字符串长度),来避免redis分配内存


### 回答1: Redis 字符串Redis 中最基本的数据类型。它是一种键值对存储方式,键是字符串类型,值也是字符串类型。 Redis 字符串的底层实现是基于双向链表和字典(dictionary)的。在 Redis 中,所有的键值对都存储在一个字典中,字典中的每一个节点都是一个键值对,同时也是一个双向链表的节点。字典本身是一个哈希表,用于快速查找和插入键值对。 当 Redis 中的一个字符串被修改时,Redis 会将旧的字符串值从字典中删除,然后将新的字符串值插入到字典中。这样,就可以保证 Redis 字符串的原子性,同时也保证了字符串的高效存储。 总结一下,Redis 字符串的底层原理就是基于字典和双向链表实现的键值对存储方式。 ### 回答2: Redis 字符串的底层实现原理是基于简单动态字符串(SDS)和字典(dict)。 简单动态字符串(SDS)是 Redis 底层的字符串实现,它是一个动态分配的字符数组,并且可以在 O(1) 复杂度下进行字符串长度的获取和修改。SDS 的结构体中包含字符串指针、字符串长度、已分配内存长度等字段,通过这些字段可以方便地对字符串进行操作。 字典(dict)是 Redis 底层用于存储字符串键值对的数据结构。在 Redis 字符串中,键相当于字符串的名字,值则是存储的实际数据。字典采用哈希表作为底层实现,使用哈希函数将键映射到哈希桶中,以提高查找效率。在 Redis 中,哈希表的长度会根据实际数据的增加和删除进行动态扩容和缩容,以保证哈希表的平均负载因子不超过一个特定的值。 Redis 字符串的底层实现成为一个 SDS 字符串结构,它与字典结构之间是相互独立的。当一个字符串被确定为一个键或值时,它会被存储在一个 SDSDICT 字典中,其中键为字符串本身,值则是一个指向 SDS 结构的指针。 总结来说,Redis 字符串的底层实现原理是基于简单动态字符串(SDS)和字典(dict)。SDS 是一个动态分配的字符数组,可以方便地进行字符串长度的获取和修改。而字典用于存储字符串键值对,通过哈希表提高查找效率。在 Redis 中,字符串被存储在一个 SDSDICT 字典中,其中键为字符串本身,值为指向 SDS 结构的指针。 ### 回答3: Redis字符串的底层原理是通过使用简单动态字符串(简称SDS)实现的。SDS是Redis自己实现的以C字符串结构为基础的字符串库,它解决了C字符串的一些限制,使得Redis可以支持更多的操作和功能。 在Redis中,每个字符串对象都由一个redisObject结构表示,该结构包含了一个指向SDS的指针和其他元数据。SDS结构由以下几部分组成: 1. len:记录字符串的长度,即字节数。 2. free:记录SDS结尾未使用的字节数,方便扩展字符串时无需重新分配内存。 3. buf:实际的字符数组,用于存储字符串的内容。 Redis字符串对象的底层原理有以下几个特点: 1. 动态扩展:SDS提供了高效的内存扩展机制,当字符串长度增加时,可以动态调整内存大小,避免了频繁的内存重新分配操作,提高了性能。 2. O(1)时间复杂度:SDS支持通过偏移量来直接访问字符串的某一位置的字符,所以读取和修改字符串的某一位置的操作时间复杂度为O(1)。 3. 惰性空间释放:当从字符串中删除部分字符时,SDS并不立即释放所占用的内存,而是通过将free字段增加相应的值来标记该内存已被释放,以备将来再次使用。 4. 兼容C字符串:SDS结构与C字符串之间可以相互转换,方便Redis与其他系统进行兼容。 总的来说,Redis字符串的底层原理是通过使用SDS实现的,SDS提供了高效的内存扩展和访问机制,使得Redis可以高效地处理字符串操作,提高了性能和灵活性。
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