Redis数据结构中的String类型有哪些

本文主要介绍“Redis数据结构中的字符串类型有哪些”。在日常操作中，相信很多人对Redis数据结构中的String类型有疑问。边肖查阅了各种资料，整理出简单易用的操作方法，希望能帮助大家解答“Redis数据结构中的String类型有哪些”的疑惑！接下来，请和边肖一起学习！

Redis常用作分布式KV缓存。很多人只能用，却不知道底层还有很多不为人知的秘密。

String类型

String是Redis支持的最基本的数据类型。首先，让我们看一下String，以及它的数据结构和存储方式。

00-1010众所周知，redis是用C语言编写的，但是C语言没有String类型，只有char[]，初始化时需要指定类型的大小，不能更改。为了实现诸如incr命令和append命令等动态添加和扩展功能，redis定义并维护了一个SDS(简单动态字符串)来实现这些功能。

让我们首先看看redis源代码中定义的数据结构。为了节省空间，有五种类型。

1.len:需要遍历数组才能得到char[]的长度，len(char[])的时间复杂度为o(n)；

2.Alloc: C语言没有String类型，只有char[]，char[]必须先分配空间长度，char[]提前分配长度，数据增长后需要扩展；

3.总是占用一个字节。的最低3位用于表示标头的类型。有五种类型的报头，在sds.h中有固定的定义

4.BUF[]:C语言的char数组，以' \0 '结尾，表示存储的二进制数据不能包含' \0 '，图片、音频等二进制存储会出现问题。——这就是Redis说自己实现的SDS是二进制安全字符串的原因。

00-1010 1.Redis实现SDS支持扩展

2.包括长度len，并获得长度复杂度O(1)

3.空间的预先分配

4.惰性空间的释放(如下所述)

重新定义SDS 去存储String

优势

支持容量扩展的能力

包括长度len，并得到长度复杂度O(1)

空间预分配

劣势

需要分配额外的内存

频繁分发和回收造成的效率问题

SDS对c原始char数组的改进

jemalloc分配内存时，根据我们申请的字节数n，会找到一个比n大但最接近n的2的幂作为分配空间，可以减少频繁分配的频率。比如说。如果申请6字节的空间，jemalloc实际上会分配8字节的空间；如果你申请24字节的空间，jemalloc将分配32字节。因此，在我们刚刚讨论的场景中，dictEntry结构占用了32个字节。

00-1010空间预分配用于优化SDS的字符串增长操作：当SDS的API修改一个SDS，需要扩展SDS的空间时，程序不仅会分配修改所需的空间，还会为SDS分配额外的未使用空间。

其中，分配的额外未使用空间量由以下公式确定：

如果修改SDS后SDS的长度(即len属性的值)将小于1 MB，那么程序将分配与len属性大小相同的未使用空间，然后SDS的LEN属性的值将与free属性的值相同。比如SDS的len修改后改为13字节，程序也会分配13字节的未用空间，SDS的buf数组实际长度会变成13 ^ 13 ^ 1=27字节(多一个字节用来存储空字符)。

通过空间预分配策略， Redis 可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。

惰性释放

惰性空间释放用于优化 SDS 的字符串缩短操作： 当 SDS 的 API 需要缩短 SDS 保存的字符串时， 程序并不立即使用内存重分配来回收缩短后多出来的字节， 而是使用 free 属性将这些字节的数量记录起来， 并等待将来使用。

Redis的KV存储结构

在redis中，所有的存储都是以KV键值对的形式存储的，K是字符串类型，就是SDS；V 可能是字符串、list、hash等(Redis支持的数据结构)，V并没有直接定成具体的类型，而是用redisObject封装了一层；实际存储的数据结构是由ptr指针具体指向。

并且，redis为了更好的节省空间，ptr指针也有不同方式的存储，一方面，当保存的是 Long 类型整数时，RedisObject 中的指针就直接赋值为整数数据了，这样就不用额外的指针再指向整数了，节省了指针的空间开销。另一方面，当保存的是字符串数据，并且字符串小于等于 44 字节时，RedisObject 中的元数据、指针和 SDS 是一块连续的内存区域，这样就可以避免内存碎片。这种布局方式也被称为 embstr 编码方式。当然，当字符串大于 44 字节时，SDS 的数据量就开始变多了，Redis 就不再把 SDS 和 RedisObject 布局在一起了，而是会给 SDS 分配独立的空间，并用指针指向 SDS 结构。这种布局方式被称为 raw 编码模式。如图所示

• embstr 编码
  存储简短字符串，一次的内存分配；
  它是只读的，如果对内容进行修改，就会变成raw编码(即使没超过44字节)；

• raw 编码
  可分配多次内存空间，存储大于44个字节的长字符串。

raw 原生SDS 字符长度 缩减到小于44，会逆向变成embstr编码吗？
不会；Redis底层编码，转变后 不可逆(不会回退)。

到此，关于“Redis数据结构中的String类型有哪些”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！