前言

今天开始更新一些redis相关的知识点，初步计划是redis的数据类型，以及redis分布式锁
本章节主要是redis的String类型

字符串SDS

一般情况下我们认为的redis 字符串就是String，但是我这边要说的是底层String类型。

redis底层是C语言，但是C语言中的String有一定的缺陷，所以redis开发了一个自己的字符串类型 SDS 也就是simple dynaic string，专门的数据结构，保证字符串的完整性 动态字符串

c语言中的字符串是 r,e,d,i,s,\0 这种n+1的形式存储的，读取的时候一个个的读取，一直到 \0 这个数据
获取字符串长度的时候，还要遍历一遍

redis sds的字符串类型如下

struct sdshdr { 	int len;	// 已使用字节数= 字符串长度 	int free; 	// 未使用字节数 	char buf[];	// 字符串本身内容 } 

比如：
sdshdr
free=0
len=5
buf-> [r,e,d,i,s,\0]

c字符串里规定除了末尾可以有一个\0空字符以外，内容里不能包含空字符，否则读到空字符就认定这个字符串结束了，所以导致c字符串只能保存文本，不能保存图片和音视频一类的二进制数据

二进制问题

re\0di\0s
re di s
如果你要是在内容里包含了很多空字符的话，你就不是二进制安全的了
但是sds实现了二进制安全，而且允许内容里包含\0，这是为什么呢，因为sds里有一个len，他是根据len来读取指定字节数量的字符的，而不是根据\0来判断字符串是否结束了，这是一个很关键的优化，通过这个就可以实现二进制安全了
但是redis还是遵守了末位是\0的c规范，这样保存的字符串，就可以复用c语言的一些函数了，因为c语言函数是这么规定的

c语言原生字符串，strlen，获取字符串长度，遍历，O(n)，二进制不安全的，对于二进制数据来说，图片、视频、音频、压缩文件，这种数据都是以一大堆的二进制串来存储的，里面肯定会有很多\0空字符，对于c语言来说，读取的时候，一定要按照\0来截断，肯定不行的

二进制不安全，原生的c语言字符串没法安全的存储二进制数据

redis里面的sds，他里面有两个关键的字段，len和free，buf = [] 跟c语言没太大差别，len和free很厉害，free的作用，我们还没讲，len有2个作用，直接读取len，strlen，O(1)，读取buf里的数据，不是遍历看到\0就停止

根据len读取指定字节数量的buf数字的内容，形成一个完整的内容，对于我们来说，redis里的sds存储二进制的数据，图片、音视频，就算buf里包含了很多\0空字符，根据len来读取，不是根据\0来截断，redis sds可以实现二进制安全性，安全的保存二进制数据

避免缓冲区溢出

redis和spark两个字符串，在内存地址里，连续的存储在了一起
[r,e,d,i,s,\0,s,p,a,r,k,\0]

str = redis

strcat(str, sentinel) -> 插入忘记了给sentinel字符串分配内存空间

c语言原生字符串可能搞出缓冲区溢出的问题，那就是说，r,e,d,i,s,s,p,a,r,k，连续两个字符串，redis和spark，结果我们要是用c语言的strcat函数，搞了一个strcat(str, ‘sentinel’)，想要把sentinel拼接到redis字符串后面去，又忘了给sentinel提前分配内存空间，就会导致，r,e,d,i,s,s,e,n,t,i,n,e,l，直接覆盖掉spark了，这就是缓冲区溢出
[r,e,d,i,s,\0,s,e,n,t,i,n,e,l,\0]

sds(free=0,len=5,buf[r,e,d,i,s,\0]) -> sds(free=13,len=13,buf[r,e,d,i,s,s,e,n,t,i,n,e,l,\0])

sds会自动检查字符串扩容空间是否足够，不够就扩容空间，扩容完毕了再修改字符串的内容，比如sdscat就是这样的拼接字符串的函数，比如一开始sds的free=0，len=5，buf=redis，但是现在你要扩容加上sentinel了，此时就会先扩容，free=13,len=13,buf=redissentinel

内存预分配

除了扩容，他还会额外的给13个自己的free空间

c字符串在拼接或者截断的时候，要不然就得扩容数组，要不然就是释放空间内存，就是有频繁的内存重分配动作，这个内存重分配是很耗费时间的，涉及到os系统调用，redis频繁修改字符串，频繁内存重分配，那就真的是很尴尬

sds为了避免这种频繁内存重分配的问题，才设计了free，这个free可以实现内存预分配和惰性释放，每次sds的内存空间要进行扩容的时候，扩容完毕后，都会根据一个公式，提前计算出free，预分配一定的内存空间出来

扩容后，sds长度小于1mb，就把free设置为跟len一样，做一个双倍预分配，如果扩容后len大于1mb了，就把free设置为1mb就可以了，毕竟不能无限制的扩容下去，这个预分配后，就是底层c里的数组，留了一定字节数量的空间，但是没有真正使用

这样你后续再修改字符串，直接就用free空间就可以了，避免了频繁重分配内存了

惰性释放

如果缩短一个字符串，那么就会把字符串正常缩短，然后len设置为字符串长度，free就是原长度-现长度，以后如果要增长，还可以用free，如果确实要释放内存空间，sds提供了api来释放，但是他是不会立即释放掉的。而是在过一段时间之后，发现空间不足了，才会释放掉这部分空间