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《深入浅出redis》

2020-05-24 10:04:33 阅读：524 来源： 互联网

1 数据结构与对象

1.1 SDS（simple dynamic string）

redis使用SDS表示字符串、缓冲区（AOF缓冲区）以及客户端状态中的输入缓冲区。

  /*
   * 保存字符串对象的结构
   */
  struct sdshdr {

      // buf 中已占用空间的长度
      int len;

      // buf 中剩余可用空间的长度
      int free;

      // 数据空间
      char buf[];
  };

free属性的值为0，表示这个SDS没有分配任何未使用空间
len属性的值为5，表示这个SDS保存了一个5字节长的字符串
buf属性是一个char类型的数组，最后以’\0’结尾。空字符不计算在SDS的len中

1.2 SDS与C字符串的区别

C字符串不能满足Redis对字符串在安全性、效率以及功能方面的要求

1.2.1 常数复杂度获取字符串长度

C字符串不记录自身的长度信息，因此获取一个C字符串的长度，需要遍历整个字符串，时间复杂度为 O(n)，而SDS里有len字段保存了字符串本身的长度，时间复杂度为O(1)，确保了获取字符串长度不会成为redis的性能瓶颈

1.2.2 杜绝缓冲区溢出

C字符串不记录自身自身长度，因此容易造成缓冲区溢出，如：

# 如果用户为dest分配的空间不够，就会产生溢出，可能会导致src的内容被覆盖
char *strcat(char *dest, const char *src);

当使用SDS的API对SDS进行修改时，API会首先检查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的空间扩展至执行修改所需的大小，然后才执行实际的修改操作

1.2.3 减小内存重分配次数

SDS为了避免每次修改都要进行一次内存分配，使用free字段（未使用空间）来解除字符串长度和底层数组长度之间的关联，实现了空间预分配和惰性空间释放两种优化策略。

空间预分配

如果对SDS进行修改后，SDS的长度（len的值）小于 1MB，那么程序将分配2倍的len，即len和free的值相等，buf的实际长度为2len + 1
否则（len>=1MB），程序将分配len+1MB，buf的实际长度为len+1MB+1

惰性空间删除
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新分配来回多出来的空间，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

1.2.4 二进制安全

C字符串里不能包含空字符串（’\0’），而SDS使用len来判断字符串是否结束，因此SDS的buf可以存放二进制数据

1.2.5 兼容部分C字符串函数

SDS的API虽然都是二进制安全的，但是一样遵循C字符串以空字符串结尾的惯例。这些API总是为SDS保存的数据的末尾设置空字符，并且总会在为buf数组分配空间时多分配一个字节来容纳这个空字符。
好处：

redis不必自己专门写函数来对比SDS与C字符串了，可以直接使用string.h的函数库，如：

strcat(c_string, sds->buf);

1.2 链表

链表用于redis的链表键、发布与订阅、慢查询、监视器等等。

多个listnode可以通过prev和next指针组成双端链表。

/*
 * 双端链表节点
 */
typedef struct listNode {

    // 前置节点
    struct listNode *prev;

    // 后置节点
    struct listNode *next;

    // 节点的值
    void *value;

} listNode;

虽然仅仅使用多个listNode结果就可以组成链表，但使用adlist.h/list来持有链表的话，操作起来会更方便：

/*
 * 双端链表结构
 */
typedef struct list {

    // 表头节点
    listNode *head;

    // 表尾节点
    listNode *tail;

    // 节点值复制函数
    void *(*dup)(void *ptr);

    // 节点值释放函数
    void (*free)(void *ptr);

    // 节点值对比函数
    int (*match)(void *ptr, void *key);

    // 链表所包含的节点数量
    unsigned long len;

} list;

dup函数用于复制链表节点所保存的值
free函数用于释放链表节点所保存的值
match函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相对

redis的链表实现特效：

双端：链表节点带有prev和next指针，获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都为O(1)
无环：表头节点的prev指针和表尾节点的next指针都指向NULL，对链表的访问以NULL为终点
带表头指针和表尾指针：通过list结构的head指针和tail指针，程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为O(1)
代链表长度计数器：程序使用list结构的len属性来对list持有的链表节点进行计数，获取节点数量的复杂度为O(1)
多态：链表节点使用void*指针来保存节点的值，且可以通过dup、free、match为节点值设置类型特定函数，所以链表可以用于保存各种不同类型的值

标签：SDS,深入浅出,redis,len,链表,字符串,buf,节点
来源： https://blog.csdn.net/kaydxh/article/details/106290977

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