二、Redis五种常用数据类型-String

1、用途

• 简单的K-V缓存
• 计数器
• 分布式锁
• session共享
• 分布式ID生成(自增)

2、底层实现结构

Redis底层是c语言实现的，但是并没有使用c的string来表示字符串，而是使用自己的简单动态字符串的抽象类型(simple dynamic string,SDS)。
SDS结构：

struct sdshdr {    // 用于记录buf数组中使用的字节的数目// 和SDS存储的字符串的长度相等  int len;    // 用于记录buf数组中没有使用的字节的数目   int free;    // 字节数组，用于储存字符串char buf[];   //buf的大小等于len+free+1，其中多余的1个字节是用来存储’\0’的。
};

使用SDS，而不使用c语言string的好处：
1、常数复杂度获取字符串长度

C语言：字符串只是简单的字符的数组，当使用strlen获取字符串的长度时，内部其实是顺序遍历数组的内容，找到’\0’对应的字符，从而计算出字符串的长度，即O(n)
SDS:只需访问SDS结构中len属性，即可得到字符串的长度。复杂度为O(1)。

2、杜绝缓冲区溢出

Redis是C语言编写的，并没有方便的数据类型进行内存的分配，必须手动进行内存的分配和释放。对于字符串的拼接和复制操作，C语言开发者需要确保目标字符串的空间足够大，不然会出现溢出情况，

当使用SDS的api修改字符串时，遵循以下规则：

1、检查字符串的大小是否满足
如果空间满足，则像C语言那样操作字符串即可，如果不满足，则拓展buf空间。
2、拓展buf空间满足一下策略：

1. 拓展前，如果字符串长度小于1MB，那么拓展后，字符串长度为2*len+1
2. 拓展前，如果字符传长度大于1MB，那么拓展后，字符串长度为len+1Mb+1

PS：字符串的长度最多为512M。

3、减少修改字符串带来的内存重新分配次数

Redis主要通过以下两种方式来处理内存问题
1、字符串长度增加时，进行空间预分配
2、字符串长度减少时，进行惰性释放内存
当执行字符串长度减少时，SDS并不会直接减少数据结构的长度，而是修改SDS结构中的len和free(减少len，增加free，保持字符串的总长度不变)，避免内存重新分配。
SDS也提供直接释放内存的API，在需要时，可以直接调用API释放内存。

4、二进制安全

C字符串除了末尾外不能出现空字符，否则会被认为是字符串的末尾。这使得C字符串只能存储文本数据，而不能存储图像，音频等二进制数据。

SDS不需要依赖控制符，而是以len来存储数的大小。SDS所有的API都是以二进制的方式处理buf数据，且不会对数据做任何处理，写入的时候是什么样子，读取到的也是什么样的。