Redis数据结构之String(SDS)

redis版本7.x

原生C语言字符串的问题

C语言使用char * 字符数组来实现字符串，在创建时就需要手动检查和分配空间。由于没有 length属性 记录长度，想要获取字符串的长度就需要从头遍历，直到遇到\0。
无法做到“安全的二进制格式数据存储”，图片等二进制格式数据无法保存。无法存储\0这种特殊字符，\0在C语言中代表字符串结尾。
字符串的扩容和缩容。char数组的长度在创建字符串的时候就确定下来，如果要追加数据，则要重新申请一块空间，把追加后的字符串内容拷贝进去，再释放旧的空间，十分消耗资源。

SDS也遵循C语言的以空字符串 \0 结尾的惯例，但是空字符串不计入SDS内部的len字段中。

SDS主要字段如下：

SDS中的len字段保存了字符串的长度，实现了O(1)时间复杂度获取字符串长度。

SDS结构有一个flags字段，表示的是SDS类型。实际上SDS一共设计了5种类型，分别是sdshdr5、sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64，区别在于数组的len长度和分配空间长度alloc不同。

之所以这么设计，是因为SDS使用不同的类型保存不同大小的字符串可以节省内存。

redis内部限制最大的字符串长度为512MB

SDS内部采用了三种编码格式来存储，分别是int、embstr和raw。

作用：代替字节对齐的方式来节省内存。

因为SDS并不是通过 \0 来判断字符串结束的，而是采用len标志结束，所以可以直接存储二进制格式数据。

在需要对SDS的空间进行扩容时，不仅仅分配所需的空间，还会分配额外的未使用空间，通过预分配策略，减少了执行字符串增长所需的内存重新分配次数。

当对SDS进行缩短操作时，程序并不会回收多余的内存空间，如果后面需要append追加操作，则直接使用buf数组alloc-len中未使用的空间。通过惰性空间释放策略，避免了减小字符串所需的内存重新分配操作。