redis set 报空指针

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IT剑客风云 2024-12-31 13:16:29

文章标签 redis set 报空指针 Redis 源码字符串复杂度 文章分类 Redis 数据库

SDS 基本概念

简单动态字符串（Simple Dynamic String）SDS，用作Redis 的默认字符串。
C语言中的字符串：以空字符结尾的字符数组

SDS实现举例

redis > SET msg "hello world"
OK

我们通过 SET 在 Redis 数据库中创建了一个数据键对象为 "msg" 和数据值对象为 "hello world" 的键值对，其中数据键和数据值对象底层的字符串实现都是 SDS 。同时， SDS 还被用于 AOF 缓冲区。

SDS 定义

struct sdshdr {

    # 记录 buf 数组中已使用字节的数量，即当前字符串长度值  

    # 等于 SDS 所保存字符串的字节长度

    int len;

    # 记录 buf 数组中未使用字节的数量，buf空余可用的长度，append时使用  

    int free;

    # 字节char数组，用于保存字符串，实际保存字符串数据，最后一个字节保存了空字符 '\0'

    char buf[];
};

buf 属性的字节数组中的字符串长度等于 len 属性值加上1，因为 Redis遵循 C语言的规范，在SDS数据类型字符串的结尾加上了空字符串，额外占用 1 个字节空间，这1个字节空间不计算在 SDS 的 len属性里面。

由于SDS将字符串的结尾加上了空字符串符合C语言字符串规范，Redis 字符串操作可以兼容C语言中一部分字符串库中的函数，Redis 无需专门为 SDS在编写一套函数。

SDS的优点

常数复杂度获取字符串长度

C字符串需要遍历整个字符串，计数，直到碰到空字符，停止计数，复杂度为O(N)
SDS获取 len 属性值即可，复杂度为 O(1) 。所以 STRLEN 的复杂度也为 O(1)

API安全，杜绝缓冲区溢出

C字符串在进行字符串拼接 strcat 时，需要预先分配足够的空间，来容纳拼接的字符串，否则会造成缓冲区溢出的问题，比如临近的空间有另外一个字符串。
SDS 在进行字符串拼接时，会先检查 len 的长度是否足够，如果不够，会先扩展 len，再进行字符串拼接。

减少修改字符串长度时所需的内存重分配次数

空间预分配
当对 SDS 进行空间扩展时，计算扩展之后的 len值如果小于 1mb，那么久会分配扩展之后的 len 值给 free 属性作为，为下次扩展时预分配的未使用空间，如果下次扩展所需字节空间小于 free 的值，那么就无需进行空间扩展，直接使用未使用空间。
惰性空间释放
同样，默认情况下，对 SDS 进行缩减时，缩减的空间不会立刻被这个SDS释放，而是分配给 free ，如果之后再进行扩展时，有可能会用到。

Redis 的 SDS 类型通过这两种空间分配策略，减少了字符串增长缩减时所需的内存重分配操作，为内存分配提供了优化。