我们都知道Redis中保存的Key是字符串，value往往是字符串或者字符串的集合。可见字符串是Redis中最常用的一种数据结构。

不过Redis没有直接使用C语言中的字符串，因为C语言字符串存在很多问题：

获取字符串长度的需要通过运算非二进制安全不可修改 Redis构建了一种新的字符串结构，称为简单动态字符串（Simple Dynamic String），简称SDS

SDS 的结构：

SDS 是 Redis 用于表示字符串的底层数据结构。它的结构由以下部分组成：

buf：存储字符串内容的区域，是一个字节数组，用于保存实际的字符串数据。alloc: 已经申请的区域的长度len：记录字符串的长度，即 buf 中实际存储的字符数，不包括末尾的空字符 \0。

struct __attribute__((__packed__)) sdshdr8 {

uint8_t len; /*buf 中已经报错的字符串字节数，不含结束标识*/

uint8_t alloc;/*buf 中申请的总字节数，不含结束标识*/

unsigned char flags;/*SDS的头类型，用来控制头部大小*/

char buf [];

}

/*头类型*/

#define SDS_TYPE_5 0

#define SDS_TYPE_8 1

#define SDS_TYPE_16 2

#define SDS_TYPE_32 3

#define SDS_TYPE_64 4

SDS的特性和优势：

获取字符串长度的时间复杂度为O(1)动态扩容：SDS 允许字符串长度的动态增长，并且能够动态地调整内存空间，以避免频繁的内存分配和复制操作，提高了性能。二进制安全：SDS 可以存储任意二进制数据，不受空字符 \0 的限制，因此可以存储图片、压缩数据等任意类型的数据。预分配和惰性空间释放：SDS 采用预分配的策略，提前分配一定的空间以减少频繁的内存分配操作。同时，它使用惰性空间释放策略，在缩短字符串长度时并不立即释放多余的空间，而是保留一定的额外空间，以备后续可能的扩展使用。修改时复制（Copy on Write）：SDS 在进行修改操作时，会先进行复制，以确保修改操作不会影响到其他引用该字符串的地方，保证数据的安全性。

动态扩容过程

假如我们要给"test"追加一个"ordersheet"

首先，需要计算追加的字符串长度，即 “ordersheet” 的长度为 10。SDS 检查当前剩余的空间是否能容纳新的字符串，发现空间不够以容纳所有字符。触发扩容操作，按照一定规则申请新的内存空间将原始的字符串 “test” 复制到新的更大空间，并在末尾追加 “ordersheet\0”。更新字符串的长度为 14（“test” 的长度 4 + “ordersheet” 的长度 10）。调整空闲空间，确保在将来的操作中有足够的预留空间

申请新内存空间规则：

如果新字符串小于1M，则新空间为扩展后字符串长度的两倍+1；如果新字符串大于1M，则新空间为扩展后字符串长度+1M+1。称为内存预分配。

SDS 的优势与应用：

高效性能：SDS 通过动态扩容和预分配机制，更高效地处理内存空间，减少了频繁的内存操作，提升了性能。安全性和灵活性：SDS 的二进制安全性保证了可以存储和处理任意类型的数据，而不受到传统 C 字符串的限制。其丰富的操作函数提供了对字符串进行各种操作的灵活性

SDS 的优化技巧

合理使用空间预分配： 在创建 SDS 字符串时，根据实际需求预先分配足够的空间。不要过度分配，但也不要频繁进行小额的扩容操作，这可以减少不必要的内存操作。避免频繁修改大型字符串： 大型 SDS 字符串的修改可能触发大量的内存重新分配和数据复制，这会影响性能。尽量减少对大型 SDS 字符串的频繁修改操作，考虑在实际需要时一次性完成操作。利用惰性空间释放： SDS 采用惰性空间释放策略，在缩短字符串长度时，并不立即释放多余的空间，而是保留一定的额外空间。这个额外空间在之后可能的扩展使用中能够提供更好的性能。选择合适的 API 函数： 在 Redis 的 API 函数中，有许多针对 SDS 字符串的操作函数。选择合适的函数可以减少不必要的复制或内存分配操作，提高效率。避免频繁的字符串连接操作： 避免使用频繁的字符串连接操作，特别是对大量数据进行连接操作，这可能导致大量的内存重新分配和数据复制。利用合并命令和 Pipeline： 如果需要进行大量的字符串操作，可以利用 Redis 的 Pipeline 特性或合并多个操作命令，以减少网络开销和提高性能。内存管理： 在需要释放 SDS 字符串时，确保调用合适的释放函数以释放 SDS 所占用的内存，以免造成内存泄漏。监控和优化： 使用 Redis 提供的监控工具或命令，监视 SDS 字符串的使用情况，并针对性地进行优化调整，比如合理设置过期时间，控制字符串的长度等

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