redis--底层 sds inset

一、SDS（Simple Dynamic String，简单动态字符串）

Redis 底层字符串实现，Redis 的 key、很多 value 底层都是 SDS，没有直接使用 C 原生字符串。

1. C 原生字符串缺陷

1. 获取长度：必须遍历，O (n)
2. 非二进制安全：遇到\0就截断，无法保存图片、音频等二进制数据
3. 修改字符串容易缓冲区溢出，扩容麻烦

2. SDS 结构体（sdshdr8 示例）

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len;    // 当前有效字符串长度，不含末尾\0
    uint8_t alloc;  // 已分配内存总大小（预分配空间），不含末尾\0
    unsigned char flags; // 标记SDS类型（5种：SDS_TYPE_5/8/16/32/64，决定header大小）
    char buf[];     // 柔性数组，存放字符，末尾保留\0，兼容C函数
};

__packed__：取消内存对齐，节省内存。

3. SDS 动态扩容（内存预分配）

追加字符串时，先判断剩余空间够不够，不够就扩容：

• 新长度 <1M ：预分配空间 = 新长度 ×2 （+1 留给\0）
• 新长度 ≥1M ：预分配空间 = 新长度 +1M（+1 留给\0）

目的：减少多次内存 realloc 分配开销

4. SDS 四大优点

1. 获取长度 O (1)：直接读取len字段，不用遍历
2. 二进制安全 ：依靠len判断字符串结束，不是\0，可存二进制
3. 动态扩容 + 内存预分配，减少内存分配次数
4. 兼容 C 语言字符串函数：buf 末尾自带\0

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二、IntSet（整数集合，Set 集合底层编码之一）

Redis Set 底层的整数专用压缩存储 ，只在集合全部是整数、元素数量不多时使用；一旦不符合条件，自动转哈希表。

1. 结构体

typedef struct intset {
    uint32_t encoding;  // 编码类型：INT16 / INT32 / INT64
    uint32_t length;    // 集合元素总个数
    int8_t contents[];  // 有序升序数组，存放整数
} intset;

• 三种编码：
  • INTSET_ENC_INT16：每个元素占 2 字节
  • INTSET_ENC_INT32：每个元素占 4 字节
  • INTSET_ENC_INT64：每个元素占 8 字节
• 特点：contents数组升序排列，查找用二分查找。

2. IntSet 升级机制（单向升级，不能降级）

场景：原有集合是 INT16，新增数字超出 int16 范围 升级 4 步：

1. 升级编码到更大类型（例：INT16 → INT32），扩容数组
2. 倒序拷贝原有元素（防止覆盖未拷贝数据）
3. 将新元素放到数组末尾
4. 修改encoding和length字段

重点考点：只能从小类型升级到大类型，升级后无法回退降级。

3. IntSet 适用条件

• 集合内全部都是整数
• 元素数量较少；新增非整数元素，会直接转为 hashtable