Redis中sds：动态字符串的实现与应用

190 浏览量更新于2024-08-29 收藏 100KB PDF 举报

Redis中的动态字符串学习教程深入探讨了名为sds（短字符串动态字符串）的数据结构在数据库系统中的关键作用。sds在Redis中有两大主要用途： 1. **实现字符串对象（StringObject）**： Redis作为键值对数据库，其数据类型包括字符串、集合和列表等。其中，字符串对象是最基础的，它们不仅存储普通的文本数据，还可能包含long类型的值。当字符串对象仅保存字符串时，其内部实际上存储的是一个sds值。例如，通过`SET`命令创建的键值对"book:MasteringC++in21days"，这里的book就是字符串对象，其值是一个sds。 2. **作为char*类型的替代品**： C语言中的char*类型存在功能单一、抽象层次低以及不适合某些高效操作的问题，如追加和长度计算。因此，在Redis的内部实现中，sds被广泛用于表示字符串，提高性能。尽管当前我们无法详细列举所有场景，但几乎Redis的所有模块都利用sds处理字符串相关操作，如客户端与服务器间的通信协议、AOF持久化缓存以及服务器返回给客户端的响应。 sds的优势在于它能够提供更高效的字符串操作，特别是在处理大量字符串操作的场景下。它的设计允许自动扩容和缩容，避免了频繁的内存分配和释放，从而提高了内存管理效率。此外，sds内部的复杂度和优化使得它在处理字符串操作时比原始的C语言实现更加高效。在Redis中，字符串的存储方式通常采用sds，无论是作为键还是值。例如，字符串"hello world"在Redis内部也是通过sds形式表示和处理。理解并掌握sds在Redis中的应用，对于提升程序性能和理解Redis的工作原理至关重要。总结来说，sds在Redis中的核心价值在于提升字符串操作的效率和灵活性，它是Redis内部数据结构设计的一个重要组成部分，对于理解和使用Redis的开发者来说，掌握sds的特性和使用方法是必不可少的。

Redis中的动态字符串学习教程中的动态字符串学习教程

sds 的用途的用途

Sds 在 Redis 中的主要作用有以下两个：

实现字符串对象（StringObject）；

在 Redis 程序内部用作 char* 类型的替代品；

以下两个小节分别对这两种用途进行介绍。

实现字符串对象实现字符串对象

Redis 是一个键值对数据库（key-value DB），数据库的值可以是字符串、集合、列表等多种类型的对象，而数据库的键则

总是字符串对象。

对于那些包含字符串值的字符串对象来说，每个字符串对象都包含一个 sds 值。

“包含字符串值的字符串对象”，这种说法初听上去可能会有点奇怪，但是在 Redis 中，一个字符串对象除了可以保存字符串

值之外，还可以保存 long 类型的值，所以为了严谨起见，这里需要强调一下：当字符串对象保存的是字符串时，它包含的

才是 sds 值，否则的话，它就是一个 long 类型的值。

举个例子，以下命令创建了一个新的数据库键值对，这个键值对的键和值都是字符串对象，它们都包含一个 sds 值：

redis> SET book "Mastering C++ in 21 days"

redis> GET book

"Mastering C++ in 21 days"

以下命令创建了另一个键值对，它的键是字符串对象，而值则是一个集合对象：

redis> SADD nosql "Redis" "MongoDB" "Neo4j"

(integer) 3

redis> SMEMBERS nosql

1) "Neo4j"

2) "Redis"

3) "MongoDB"

用用 sds 取代取代 C 默认的默认的 char* 类型类型

因为 char* 类型的功能单一，抽象层次低，并且不能高效地支持一些 Redis 常用的操作（比如追加操作和长度计算操作），

所以在 Redis 程序内部，绝大部分情况下都会使用 sds 而不是 char* 来表示字符串。

性能问题在稍后介绍 sds 定义的时候就会说到，因为我们还没有了解过 Redis 的其他功能模块，所以也没办法详细地举例说

那里用到了 sds ，不过在后面的章节中，我们会经常看到其他模块（几乎每一个）都用到了 sds 类型值。

目前来说，只要记住这个事实即可：在 Redis 中，客户端传入服务器的协议内容、 aof 缓存、返回给客户端的回复，等

等，这些重要的内容都是由 sds 类型来保存的。

redis 中的字符串中的字符串

在 C 语言中，字符串可以用一个结尾的 char 数组来表示。

比如说， hello world 在 C 语言中就可以表示为 “hello world” 。

这种简单的字符串表示，在大多数情况下都能满足要求，但是，它并不能高效地支持长度计算和追加（append）这两种操

作：

每次计算字符串长度（strlen(s)）的复杂度为 θ(N) 。

对字符串进行 N 次追加，必定需要对字符串进行 N 次内存重分配（realloc）。

在 Redis 内部，字符串的追加和长度计算很常见，而 APPEND 和 STRLEN 更是这两种操作，在 Redis 命令中的直接映射，

这两个简单的操作不应该成为性能的瓶颈。

另外， Redis 除了处理 C 字符串之外，还需要处理单纯的字节数组，以及服务器协议等内容，所以为了方便起见， Redis

的字符串表示还应该是二进制安全的：程序不应对字符串里面保存的数据做任何假设，数据可以是以结尾的 C 字符串，

也可以是单纯的字节数组，或者其他格式的数据。

考虑到这两个原因， Redis 使用 sds 类型替换了 C 语言的默认字符串表示： sds 既可高效地实现追加和长度计算，同时是二

进制安全的。

sds 的实现的实现

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