redissds
redissds
SDS(简单动态字符串simpledynamicstring)是redis构建的一种抽象类型,主要用于储存redis的默认字符串表示、AOF模块中的AOF缓冲区、客户端状态输入缓冲区。1。SDS结构
sds的结构是什么样的和C字符串有什么不同?structsdshdr{记录buf数组中未使用字节的数量intfree;记录buf数组中已使用字节的数量等于sds所保存字符串的长度intlen;字节数组,用于保存字符串charbuf〔〕;}
当执行指令setsexmale后SDS属性free0;len4;charbuf〔〕{m,a,l,e,}
最后一个元素则保存了空字符。c语言中字符串的结尾惯例就是一个空字符。2。Redis为什么用SDS而不直接用C的字符串2。1SDS获取字符串长度复杂度为O(1),C字符串为O(N)
C字符串并不记录自身的长度信息,所以为了获取一个C字符串的长度,程序必须遍历整个字符串,对遇到的每个字符进行计数,直到遇到代表字符串结尾的空字符为止,这个操作的复杂度为O(N)。
SDS在len属性中记录了SDS本身的长度,所以获取一个SDS长度的复杂度为O(1)。
使用SDS而不是C字符串,Redis将获取字符串长度所需的复杂度从O(N)降低到了O(1),这确保了获取字符串长度的工作不会成为Redis的性能瓶颈。所以,即使我们对一个非常长的字符串反复执行STRLEN命令,也不会对系统性能造成任何影响,因为STRLEN命令的复杂度仅为O(1)。2。2SDS杜绝了缓存区溢出
这个涉及到C语言的开发,程序里有两个在内存中紧邻着的C字符串str1我真帅,你觉得呢?和str2呸!臭不要脸。
当我们使用strcat(str1,我同意)将str1的内容修改我真帅,你觉得呢?我同意。但忘了在执行strcat之前为str1分配足够的空间,那么在strcat函数执行之后,str1的数据将溢出到str2所在的空间中,导致str2保存的内容被意外地修改,这是使用C字符串所会带来的问题。与C字符串不同,SDS的空间分配策略完全杜绝了发生缓存区溢出的可能性:当SDSAPI需要对SDS进行修改时,API会先检查SDS的空间是否满足修改所需的要求,如果不满足的话,API会自动将SDS的空间扩展至修改所需的大小,然后才执行实际的修改操作,所以使用SDS既不需要手动修改SDS的空间大小,也不会出现前面所说的缓存区溢出问题。
减少修改字符串时带来的内存重分配次数
C字符串并不记录自身的长度,所以对于一个包含了N个字符的C字符串来说,这个C字符串的底层实现总是一个N1个字符长的数组(额外的一个字符空间用于保存空字符)。因为C字符串的长度和底层数组的长度之间存在着这种关联性,所以每次增长或者缩短一个C字符串,程序都总要对保存这个C字符串的数组进行一次内存重分配操作。
如果程序执行的是增长字符串的操作,比如拼接操作(append),那么在执行这个操作之前,程序需要先通过内存重分配来扩展底层数组的空间大小如果忘了这一步就会产生缓存区溢出。
如果程序执行的是缩短字符串的操作,比如截断操作(trim),那么在执行这个操作之后,程序需要通过内存重分配来释放字符串不再使用的那部分空间如果忘了这一步就会产生内存泄漏。
为了避免C字符串的这种缺陷,SDS通过未使用空间解除了字符串长度和底层数组长度之间的关联:在SDS中,buf数组的长度就不一定是字符数量加一,数组里面可以包含未使用的字节,而这些字节的数量就由SDS的free属性记录。2。3。1空间预分配
空间预分配用于优化SDS字符串增长操作:当SDS的API对一个SDS进行修改,并且需要对SDS进行空间扩展的时候,程序不仅会为SDS分配修改所必须要的空间,还会为SDS分配额外的未使用空间。如果对SDS进行修改之后,SDS的长度(也即len属性的值)小于1MB,那么程序分配和len属性同样大小的未使用空间,这时SDSlen属性的值将和free属性的值相同。如果对SDS进行修改之后,SDS的长度将大于等于1MB,那么程序会分配1MB的未使用空间。2。3。2惰性空间释放
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属性来将这些字节的数量记录起来,并等待将来使用。
通过惰性空间释放策略,SDS避免了缩短字符串时所需的内存重分配操作,并为将来可能有的增长操作提供了优化。与此同时,ADS也提供了相应的API,让我们可以在有需要时,真正地释放SDS的未使用空间,所以不用担心惰性空间释放策略会造成内存浪费。