前提常识

咱们先从百科上摘下Redis的解释：

Redis是一个应用 ANSI C 编写的开源、反对网络、基于内存、分布式、可选持久性的键值对存储数据库。
（不必过多在意ANSI，它只是一个规范，你能够了解为晚期民间版本很多，起初对立了规范，大学课程里包含当初在用的都是标准化后的C语言版本）

没错！Redis的底层是由 C语言 实现的！大学不论是什么业余应该都有这个课，然而不论大家还有没有它的记忆，都不影响咱们接下来的学习哈哈哈~

redis第一步，字符串是根底

回想当初学习Java，第一个学习的数据类型应该是根本类型，但redis里最根底的构造其实是字符串，简直哪里都有它。在mysql定义字段类型时，个别老哥会很中意varchar这个类型，因为万物皆可varchar（不探讨性能的状况下），其实redis就有点这个意思，很多构造的根底都是字符串。

下面提到Redis的底层是由C语言实现的，那岂不是间接拿C语言的字符串（以空字符结尾的字符数组，以下简称C字符串）来用就行？

我先答复了：不行，因为C语言作为晚期的编程语言，C字符串是有些“有余”或者说是须要补充的，尤其是像redis这样对速度要求严苛，字符串可能会被频繁批改的服务，于是redis在C字符串的根底上，本人结构了名为 简略动静字符串（simple dynamic string，SDS）的形象类型，用作redis本人的默认字符串。

(redis也不是就不必C字符串了，只会使用在一些无需对字符串值做批改的中央，例如打印日志时)

C字符串简略介绍，嗯，简略。


首先上图就是一个值为"yikun"的C字符串。
不理解的小伙伴可能不晓得为什么前面多了个'\0'，其实这个字符是空字符，也能够了解为C语言的“字符串终止符”。
长度为N的字符串，会用长度为N+1的字符数组来示意，最初多进去的1长度就是专门用来存储空符'\0'的。

而后没了。
C语言的字符串就是这么简略。

不急，咱们持续往后说~

那么C字符串有哪些“有余”呢？

俗话说得好：知己知彼，屡战屡败。
咱们得晓得C语言的“有余”，能力晓得redis为了补救这种状况，在SDS中做了什么措施。

1.C字符串并没有记录本身长度。
2.会依据空字符'\0'来判断字符串是否完结。
3.只能依据空字符'\0'来判断字符串是否完结。

2和3如同差不多，但意思其实是有细微差别的。
（果然中华文化博大精深~）

C字符串因为下面的“有余”会引起什么问题?

1.获取字符串长度复杂度高

因为 有余1 和 有余3，所以C字符串只能通过遍历字符来获取长度。

咱们这里用Java的for循环（只是用Java举例，理论是C语言实现的）简略阐明下C语言如何获取字符串长度。
可见字符串越长，这个操作就越耗时，复杂度为O(N)。

2.缓冲区溢出 和 内存泄露

因为 有余2，C字符串可能会在批改字符串时呈现问题，因为大家晓得内存是间断的，如果我要在字符串前面拼接新的内容，我首先要通过 内存重调配 来扩大底层数组的空间大小。


比方我要在字符串'yikun'后拼接'lucky'，但当初前面紧挨存储的是'happy'字符串，所以我首先要扩大数组能力拼接'lucky'，不然就把'happy'给笼罩掉，造成缓存区溢出了。

那如果我要缩短'yikun'，改成'yi'，倒是不必扩大数组。

但我空的这部分又造成内存透露，所以还是须要进行 内存重调配。
而 内存重调配 是个非常耗时的操作，如果下面的字符串批改频繁产生的话，对于性能的影响就会很大。

3.没方法存储二进制数据

因为 有余3，如果咱们的数据自身就蕴含空字符串'\0'，而代码逻辑是大公无私的，会认为是字符串终止的意思；而像图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据是会蕴含空字符串'\0'的，所以可想而知，数据会呈现问题，可能只能辨认到后面的局部数据，而失落前面的内容。

所以针对下面的问题，redis的SDS的构造是怎么设计的？

废话不多说，咱们间接来看下SDS的构造：

直观来看，SDS多保护了 free 属性和 len 属性。
len 属性用来记录buf数组中已应用字节的数量，同时也等于SDS所保留字符串的长度。

而属性 free 是用来记录buf数组中未应用字节的数量。

SDS是如何依附引入两个属性值len、free来解决具体问题呢？

1.获取字符串长度

当初能够间接拜访 len 属性来获取字符串长度，就好比Java属性的get办法，复杂度由原来的O(N)一下子降到了O(1)。
而且这个属性是SDS在执行操作时主动实现的，咱们无需进行任何保护。

2.空间预调配 和 惰性空间开释

下面咱们说内存重调配操作耗时，所以在须要对SDS进行空间扩大的时候，会调配额定的未应用空间。

上面是额定调配空间数量的公式：
1.如果SDS批改之后，SDS的长度(len属性的值)小于1MB，那么就会调配和len属性同样大的未应用空间，也就是free属性会和len属性雷同，相当于将原数组长度double。
2.如果SDS批改之后，SDS的长度(len属性的值)大于或等于1MB，那么就会调配固定的1MB未应用空间。

而free属性就决定了是不是须要进行额定的内存重调配操作，如果free为7，而你须要拼接的字符串长度只有5，那就不须要进行内存重调配操作，间接存储就能够。

free：太好了，我这空座就是给老弟你留的，快坐快坐~

所以针对拼接操作来说，原本N次 肯定须要N次 的内存重调配操作，当初 最多只须要N次。
（比方你第一次拼接后，free就大于后续要拼接的字符串长度之和了，那其实就只有1次内存重调配操作，所以说最多N次）

缩短操作也是同理，删掉N个字符后，我free就减少N，我先不做内存重调配操作，就先给你留着呗，万一你前面又做拼接是不是。

所以总结：拼接时咱们做 空间预调配，缩短时咱们做 惰性空间开释，都是为了 缩小内存重调配操作。

（SDS其实也提供了响应的办法，在有须要时，能够真正地开释SDS的未应用空间，所以不必放心未应用空间会造成内存节约。）

3.存储二进制数据

C字符串不能存储二进制数据的起因是只能依据'\0'来判断数据是否完结，不能保障其完整性，但因为SDS的 len 属性，无论你数据里有多少'\0'都没关系，我是依据 len 属性值来判断数据长度的，必然是残缺的，所以SDS能够平安地存储二进制数据。

SDS你都有len了，那为啥还要跟C字符串一样在字符串前面加'\0'？

这个很好答复，因为SDS放弃和C字符串一样的个性，就不必专门编写多余的函数了，在肯定的状况下能够间接用C语言的函数，防止了不必要的重写。

最初的总结

C字符串和SDS之间的区别：

C字符串SDS
获取字符串长度复杂度为O(N)获取字符串长度复杂度为O(1)
批改字符串时须要执行N次内存重调配批改字符串时最多须要执行N次内存重调配
不能保留二进制数据能够保留二进制数据
能够应用C字符串函数库的所有函数能够应用C字符串函数库的一部分函数

写在最初的最初

我是苏易困，大家也能够叫我易困，一名Java开发界的小学生，文章可能不是很优质，但肯定会很用心。

呜呜呜~ 真是边整顿便有播种，本人学习的能源也增长了起来，还真是那句话：你本人明确，能力跟其他人说明确（也不晓得是不是说明确了），而且写的时候也会思考一些取舍，比方有的货色需不需要标注？有的中央是不是过于啰嗦了？是不是写的太入门了一点？可能这些常识在一些人看来都是很根底很入门甚至不必讲的货色。
但怎么说呢，我的初心其实也就是整顿和梳理本人的常识，如果能帮到你，我会很开心；如果你感觉不够程度，我也会虚心接受；人嘛，总要有个学习的过程，我也会始终致力的~ 大家一起加油~