Redis核心数据结构之SDS(一)

数据结构与对象

简单动态字符串

概述

Redis没有直接使用C语言传统的字符串表示(以空字符结尾的字符数组,简称C字符串),而是自己构建了一种名为简单动态字符串(Simple Dynamic String, SDS)的后向类型,并将SDS用作Redis的默认字符串表示。在Redis里面C字符串只会作为字符串字面量(string literal)用在一些无须对字符串值进行修改的地方。比如打印日志。

当Redis需要的不仅仅是一个字符串字面量,而是一个可以被修改的字符串时,Redis就会使用SDS来表示字符串值,比如在Redis的数据库里面,包含字符串值的键值对在底层都是由SDS来实现的

除了用来保存数据库中的字符串值之外,SDS还被用作缓冲区(buffer):AOF模块中的AOF缓冲区、以及客户端状态中的输入缓冲区,都是由SDS实现的

定义

每个sds.h/sdshdr结构表示一个SDS值如图.

SDS遵循C字符串以空字符结尾的惯例,保存空字符的1字节空间不计算在SDS的len属性里面,并且为空字符分配额外的1字节空间,以及添加空字符到字符串末尾等操作,都是由SDS函数自动完成的,所以这个空字符对于SDS的使用者来说是完全透明的。遵循空字符结尾这一惯例

的好处是,SDS可以直接重用一部分C字符串函数库里的函数,例如printf函数,

c 复制代码
printf("%s", s->buf)

来打印SDS保存的字符串值"Redis",而无需为SDS编写专门的打印函数

  • 1.free属性的值为0,表示这个SDS没有分配任何未使用空间
  • 2.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
  • 3.buf属性是一个char类型的数组,数组的前5个字节分为保存了
    'R'、'e'、'd'、'i'、's'五个字符,最后一个字节则保存了空字符'\0'

    这个SDS和上面的SDS的区别在于,这个SDS为buf数组分配了5字节未使用空间,所以它的free属性的值为5

SDS与C字符串的区别

根据传统,C语言使用长度为N+1的字符串数组来表示长度为N的字符串,并且字符数组的最后一个元素总是空字符'\0',如图所示。

C语言使用的这种简单的字符串表示方式,并不能满足Redis对字符串在安全性、效率性以及功能方面的要求

1.常数复杂度获取字符串长度

因为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,知道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)。

和C字符串不同,因为SDS在len属性中记录了SDS本身的长度,所以获取一个SDS长度的复杂读仅为O(1).设置和更新SDS长度的工作是由SDS的API在执行时自动完成,使用SDS无须进行任何手动修改长度的工作,通过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。例如,因为字符串键在底层使用SDS来实现,所以即使我们对一个非常长的字符串键反复执行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)

相关推荐
酷酷的崽7982 分钟前
Redis 键(Key)的命令
数据库·redis·缓存
1892280486116 分钟前
NW622NW623美光固态闪存NW624NW635
大数据·网络·数据库·人工智能·microsoft·性能优化
云飞云共享云桌面26 分钟前
1台电脑10个画图设计用怎么实现
linux·运维·服务器·网络·数据库·自动化·电脑
TTBIGDATA1 小时前
【Ambari监控】Ambari-Metrics 的分支研究
大数据·数据库·hadoop·ambari·bigtop·edp·hidataplus
Z_z在努力1 小时前
【杂类】应对 MySQL 处理短时间高并发的请求:缓存预热
数据库·mysql·缓存
lifallen1 小时前
揭秘KafkaStreams 线程缓存:NamedCache深度解析
数据结构·算法·缓存·kafka·apache
望获linux2 小时前
【实时Linux实战系列】规避缺页中断:mlock/hugetlb 与页面预热
java·linux·服务器·数据库·chrome·算法
菜就多练,以前是以前,现在是现在2 小时前
Codeforces Round 1048 (Div. 2)
数据结构·c++·算法
longerxin20202 小时前
MongoDB 在线安装-一键安装脚本(CentOS 7.9)
数据库·mongodb·centos
失散132 小时前
分布式专题——9 Redis7底层数据结构解析
java·数据结构·redis·分布式·缓存·架构