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这篇文章主要介绍“Redis 数据结构中的 String 类型有哪些”，在日常操作中，相信很多人在 Redis 数据结构中的 String 类型有哪些问题上存在疑惑，丸趣 TV 小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”Redis 数据结构中的 String 类型有哪些”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着丸趣 TV 小编一起来学习吧！
Redis 常用作分布式 KV 缓存，很多人仅仅只会使用，却不知道底层却有着很多不为人知的秘密。
String 类型
String 作为 Redis 支持的最基础的数据类型，首先我们来看下 String，他的数据结构和存储是怎么样的。
重新定义 SDS 去存储 String
众所周知，redis 是用 c 语言进行编写的，而 c 语言是没有 String 类型的，只有 char[]，并且在初始化的是时候就必须大小指定类型后就不能改变。为了实现动态增加和扩展等功能，如 incr 命令，append 命令，所以 redis 就自己定义维护了一个 SDS（Simple Dynamic String）来实现这些功能。
我们先来看一下 redis 源码中定义的数据结构, 这里有 5 种类型，目的是为了节省空间。
1、len: 获取 char[]的长度，需要遍历数组，len(char[])时间复杂度 O(n)；
2、alloc：c 语言没有 String 类型，只有 char[]，且 char[]必须先分配空间长度，char[]预先分配了长度，数据增长后需要扩容；
3、falgs：总是占用一个字节。其中的最低 3 个 bit 用来表示 header 的类型。header 的类型共有 5 种，在 sds.h 中有常量定义。
4、buf[]：c 语言的 char 数组，用 \0 代表结束，意味着存储二进制数据不能包含 \0，图片音频等用二进制存储会有问题——这就是为什么 Redis 说自己实现的 SDS 是二进制安全的字符串。
SDS 对 c 原始 char 数组的改进
1、Redis 实现的 SDS 支持扩容
2、包含长度 len，获取长度复杂度 O(1)
3、空间预分配
4、惰性空间释放（下面会讲）
SDS 的优缺点
优点
能够支持扩容
包含长度 len，获取长度复杂度 O(1)
空间预分配
缺点
需要分配额外的内存
频繁的分配和回收带来的效率问题
Redis 使用的内存分配库 jemalloc
jemalloc 在分配内存时，会根据我们申请的字节数 N，找一个比 N 大，但是最接近 N 的 2 的幂次数作为分配的空间，这样可以减少频繁分配的次数。举个例子。如果你申请 6 字节空间，jemalloc 实际会分配 8 字节空间；如果你申请 24 字节空间，jemalloc 则会分配 32 字节。所以，在我们刚刚说的场景里，dictEntry 结构就占用了 32 字节。
空间预分配
空间预分配用于优化 SDS 的字符串增长操作：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。
其中，额外分配的未使用空间数量由以下公式决定：
如果对 SDS 进行修改之后，SDS 的长度（也即是 len 属性的值）将小于 1 MB，那么程序分配和 len 属性同样大小的未使用空间，这时 SDS len 属性的值将和 free 属性的值相同。举个例子，如果进行修改之后，SDS 的 len 将变成 13 字节，那么程序也会分配 13 字节的未使用空间，SDS 的 buf 数组的实际长度将变成 13 + 13 + 1 = 27 字节（额外的一字节用于保存空字符）。
如果对 SDS 进行修改之后，SDS 的长度将大于等于 1 MB，那么程序会分配 1 MB 的未使用空间。举个例子，如果进行修改之后，SDS 的 len 将变成 30 MB，那么程序会分配 1 MB 的未使用空间，SDS 的 buf 数组的实际长度将为 30 MB + 1 MB + 1 byte。
通过空间预分配策略，Redis 可以减少连续执行字符串增长操作所需的内存重分配次数。
惰性释放
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 属性将这些字节的数量记录起来，并等待将来使用。
Redis 的 KV 存储结构
在 redis 中，所有的存储都是以 KV 键值对的形式存储的，K 是字符串类型，就是 SDS；V 可能是字符串、list、hash 等(Redis 支持的数据结构)，V 并没有直接定成具体的类型，而是用 redisObject 封装了一层；实际存储的数据结构是由 ptr 指针具体指向。
并且，redis 为了更好的节省空间，ptr 指针也有不同方式的存储，一方面，当保存的是 Long 类型整数时，RedisObject 中的指针就直接赋值为整数数据了，这样就不用额外的指针再指向整数了，节省了指针的空间开销。另一方面，当保存的是字符串数据，并且字符串小于等于 44 字节时，RedisObject 中的元数据、指针和 SDS 是一块连续的内存区域，这样就可以避免内存碎片。这种布局方式也被称为 embstr 编码方式。当然，当字符串大于 44 字节时，SDS 的数据量就开始变多了，Redis 就不再把 SDS 和 RedisObject 布局在一起了，而是会给 SDS 分配独立的空间，并用指针指向 SDS 结构。这种布局方式被称为 raw 编码模式。如图所示
embstr 编码
存储简短字符串，一次的内存分配；
它是只读的，如果对内容进行修改，就会变成 raw 编码(即使没超过 44 字节)；
raw 编码
可分配多次内存空间，存储大于 44 个字节的长字符串。
raw 原生 SDS 字符长度 缩减到小于 44，会逆向变成 embstr 编码吗？
不会；Redis 底层编码，转变后 不可逆(不会回退)。
到此，关于“Redis 数据结构中的 String 类型有哪些”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注丸趣 TV 网站，丸趣 TV 小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
