Redis的SDS你了解吗？

初识SDS：

Redis的String和其他很多编程语言中的语义相似，它能够表达3种值的类型：

1.字符串
2.整数
3.浮点数

三种类型根据具体场景由Redis完成相互之间的自动转换，并且根据需要选取底层的承载方式，Redis内部，String类型的value是用int，SDS作为结构存储。int用来存放整型数据，SDS存放字节/字符串和浮点型数据。相较于C的标准字符串，SDS封装了更多的信息以提升基本操作的性能，同时充分利用已有的C的标准库，简化实现。

Redis也支持使用C语言的传统字符串，只不过会用在一些不需要对字符串修改的地方，比如静态的字符输出,而我们开发中使用Redis，往往会经常性的修改字符串的值，这个时候就会用SDS来表示字符串的值了。

在redis数据库中，K-V键值对含有字符串值的，都是由SDS来实现的。

一个SDS值的数据结构，主要由len,free,buf[]这三个属性组成

struct sdshdr{int free;//buf[]数组未使用字节的数量int len;//buf[]数组所保存的字符串的长度char buf[];//保存字符串的数组
}

其中buf[]为实际保存字符串的char类型数组；free表示buf[]数组未使用字节的数量，len表示buf[]数组所保存的字符串长度，并且SDS会以\0结尾，\0在Redis实现中仅作为字符串的定界符。

Redis为什么要这样设计呢?

效率高：

工作中使用Redis，经常会通过strlen命令得到一个字符串的长度，在 SDS结构中len属性记录了字符串的长度,所以我们获取一个字符串长度直接取len的值，复杂度是O(1)

而如果用C字符串，在获取一个字符串长度时，需对整个字符串进行遍历，直至遍历到空格符结束(C中遇到空格符代表一个完整字符串)，此时的复杂度是O(N)

在高并发场景下频繁遍历字符串，获取字符串的长度很有可能成为redis的性能瓶颈，所以SDS性能更好一些

防止数据溢出：

C字符串是不记录自身长度的，相邻的两个字符串存储的方式可能是挨着的，为字符串分配了合适的内存空间。如果我想更改字符串，改长了的话，没办法放下只能侵占相邻字符串的空间，自身数据溢出导致其他字符串的内容被修改。

//原始字符串：
从未止步\0从未止步\0
//自身数据溢出
从未止步\0未止步\0

而SDS很好的规避了这点，当我们需要修改数据时，首先会检查当前SDS空间len是否满足，不满足则自动扩容空间至修改所需的大小，然后再执行修改

空间预分配：

空间预分配策略用于优化SDS字符串增长操作，当修改字符串并需对SDS的空间进行扩展时，不仅会为SDS分配修改所必要的空间，还会为SDS分配额外的未使用空间free，下次再修改就先检查未使用空间free是否满足，满足则不用在扩展空间。

通过空间预分配策略，Redis可以有效的减少字符串连续增长操作，所产生的内存重分配次数。

额外分配未使用空间 free 的规则:

如果对 SDS 字符串修改后，len值小于 1M，那么此时额外分配未使用空间 free 的大小与 len相等

如果对 SDS 字符串修改后，len值大于等于 1M，那么此时额外分配未使用空间 free 的大小为 1M

惰性空间释放

惰性空间释放策略则用于优化SDS字符串缩短操作，当缩短SDS字符串后，并不会立即执行内存重分配来回收多余的空间，而是用 free属性将这些空间记录下来，因此在redis中，修改字符串是一个很常见的操作，因此如果后续有增长操作，则可直接使用。

//后面的0不会被立即回收，而是使用free属性记录下来
从未止步\00
//增长字符串---直接使用0的那个空间
从未不止步\0