來源：小小木的博客

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之前本人在找工作面試時在Redis相關問題上可栽了跟頭。

在面試前按常規套路準備了一下，比如 Redis 的常用5種數據結構，Redis持久化策略，Redis實現分布式鎖，簡單發布訂閱等等都準備了，當時不知天高地厚以為十拿九穩了，可是萬萬沒想到我終究還是在Redis的被問的第一個問題上翻船了～～

面試官 ：?看你簡歷上寫了熟悉常用數據結構，都有哪些說說
本人 ：?常用有5種，string,list,set,zset,hash（內心很得意）

面試官 ：?那你說說都用過哪些數據結構_ ?
本人 ：?用的最多的是string，通常會把json字符串存進去_

面試官 ：?那你知道Redis內部是怎么實現它的string的么？_ ?
本人 ：?呃～，我了解Redis是用C語言寫的，至于具體實現就不清楚了～

到此一面卒～～～

有相同經歷的朋友么？

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回去后惡補了一下Redis有關原理性的知識點，恰好最近在最總結面試經歷于是有了今天這篇文章。

本篇會講以下內容：

• Redis字符串的實現

• Redis字符串的性能優勢

Redis字符串的實現

Redis雖然是用C語言寫的，但卻沒有直接用C語言的字符串，而是自己實現了一套字符串。目的就是為了提升速度，提升性能，可以看出Redis為了高性能也是煞費苦心。

Redis構建了一個叫做簡單動態字符串（Simple Dynamic String），簡稱SDS

1.SDS 代碼結構

struct?sdshdr{??//??記錄已使用長度??int?len;??//?記錄空閑未使用的長度??int?free;??//?字符數組??char[]?buf;?? };??

SDS ？什么鬼？可能對此陌生的朋友對這個名稱有疑惑。只是個名詞而已不必在意，我們要重點欣賞借鑒Redis的設計思路。下面畫個圖來說明，一目了然。

Redis的字符串也會遵守C語言的字符串的實現規則，即最后一個字符為空字符。然而這個空字符不會被計算在len里頭。

2.SDS 動態擴展特點

SDS的最厲害最奇妙之處在于它的Dynamic。動態變化長度。舉個例子

如上圖所示剛開始s1 只有5個空閑位子，后面需要追加' world' 6個字符，很明顯是不夠的。那咋辦？Redis會做以下三個操作：

計算出大小是否足夠

開辟空間至滿足所需大小

開辟與已使用大小len相同長度的空閑free空間（如果len < 1M）開辟1M長度的空閑free空間（如果len >= 1M）

看到這兒為止有沒有朋友覺得這個實現跟Java的列表List實現有點類似呢？看完后面的會覺得更像了。

Redis字符串的性能優勢

• 快速獲取字符串長度

• 避免緩沖區溢出

• 降低空間分配次數提升內存使用效率

1.快速獲取字符串長度

再看下上面的SDS結構體：

struct?sdshdr{??//??記錄已使用長度??int?len;??//?記錄空閑未使用的長度??int?free;??//?字符數組??char[]?buf;?? };??

由于在SDS里存了已使用字符長度len，所以當想獲取字符串長度時直接返回len即可，時間復雜度為O(1)。如果使用C語言的字符串的話它的字符串長度獲取函數時間復雜度為O(n),n為字符個數，因為他是從頭到尾（到空字符'\0'）遍歷相加。

2.避免緩沖區溢出

對一個C語言字符串進行strcat追加字符串的時候需要提前開辟需要的空間，如果不開辟空間的話可能會造成緩沖區溢出，而影響程序其他代碼。如下圖，有一個字符串s1="hello" 和 字符串s2="baby",現在要執行strcat(s1,"world"),并且執行前未給s1開辟空間，所以造成了緩沖區溢出。

而對于Redis而言由于每次追加字符串時都會檢查空間是否夠用，所以不會存在緩沖區溢出問題。每次追加操作前都會做如下操作：

計算出大小是否足夠

開辟空間至滿足所需大小

3.降低空間分配次數提升內存使用效率

字符串的追加操作會涉及到內存分配問題，然而內存分配問題會牽扯內存劃分算法以及系統調用，如果頻繁發生的話會影響性能，所以對于性能至上的Redis來說這是萬萬不能忍受的。推薦：Redis 內存滿了怎么辦？

所以采取了以下兩種優化措施

• 空間預分配

• 惰性空間回收

1. 空間預分配

對于追加操作來說，Redis不僅會開辟空間至夠用而且還會預分配未使用的空間(free)來用于下一次操作。至于未使用的空間(free)的大小則由修改后的字符串長度決定。

當修改后的字符串長度len < 1M,則會分配與len相同長度的未使用的空間(free)

當修改后的字符串長度len >= 1M,則會分配1M長度的未使用的空間(free)

有了這個預分配策略之后會減少內存分配次數，因為分配之前會檢查已有的free空間是否夠，如果夠則不開辟了～

2. 惰性空間回收

與上面情況相反，惰性空間回收適用于字符串縮減操作。比如有個字符串s1="hello world"，對s1進行sdstrim(s1," world")操作，執行完該操作之后Redis不會立即回收減少的部分，而是會分配給下一個需要內存的程序。當然，Redis也提供了回收內存的api,可以自己手動調用來回收縮減部分的內存。

到此為止結束了～

下次在遇到這個問題可以侃侃而談了，哈哈哈~

總結

以上是生活随笔為你收集整理的牛逼！Redis 的字符串是这样实现的…的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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