一、為什么Redis選String作為基礎(chǔ)類型？

redis中的所有key是字符串,所有value本質(zhì)上也是字符串,比如 集合set中的每一個 成員 都是一個獨立的字符串對象,列表中的每一個 元素 都是一個獨立的字符串對象，整個HASH是一個對象，它內(nèi)部的每一個 字段（field） 和一個字段值（value） 都是一個獨立的字符串對象

redis是通過c語言來實現(xiàn)的，但是沒有直接使用c語言中的字符串,有幾下幾點原因

• 獲取字符串長度需要通過運算：C字符串以\0（空字符）結(jié)尾，要獲取長度必須遍歷整個數(shù)組直到遇到\0，時間復(fù)雜度為O(n)，這在高性能數(shù)據(jù)庫如Redis中效率低下。
• 非二進制安全：C字符串不能存儲任意二進制數(shù)據(jù)，因為它依賴于\0作為結(jié)束符。如果數(shù)據(jù)中包含\0（如一些二進制文件），會被錯誤截斷，破壞數(shù)據(jù)完整性。
• 不可修改：C語言字符串常量（如char* s = "hello"）是只讀的，無法直接擴展或修改其長度，這在動態(tài)數(shù)據(jù)存儲中不靈活。

Redis的解決方案：Redis因此構(gòu)建了自己的字符串結(jié)構(gòu)——SDS（簡單動態(tài)字符串），它通過設(shè)計一個智能結(jié)構(gòu)來支持查找、二進制安全性和動態(tài)修改。

二、SDS底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

uint8_t (8位無符號整數(shù)),可表示的最大值是 255 (因為 2^8 - 1 = 255),因此 len 最多記錄 255 字節(jié) 的長度，否則會溢出,如果一個 SDS 字符串的實際長度超過 255 字節(jié)，Redis 會自動選擇更大容量的結(jié)構(gòu)體（如 sdshdr16/sdshdr32）。

三、RedisObject是什么

通常我們了解的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有字符串、雙端鏈表、字典、壓縮列表、整數(shù)集合等，但是Redis為了加快讀寫速度，并沒有直接使用這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而是在此基礎(chǔ)上又包裝了一層稱之為RedisObject。

RedisObject 有五種對象：字符串對象(String)、列表對象(List)、哈希對象(Hash)、集合對象(Set)和有序集合對象(ZSet)。

1.type：數(shù)據(jù)類型標(biāo)識（4 bit）就是redis基本類型

2.encoding：內(nèi)部編碼（4 bit）

同一數(shù)據(jù)類型可對應(yīng)不同底層實現(xiàn)：

動態(tài)編碼轉(zhuǎn)換示例：

• 當(dāng) Hash 的元素超過 hash-max-ziplist-entries 時
• OBJ_ENCODING_ZIPLIST → OBJ_ENCODING_HT

3.lru：緩存淘汰信息（24 bit）

• LRU模式：記錄對象最后訪問時間戳（精度：秒級）
• LFU模式（Redis 4.0+）：

16 bits      8 bits
+------------+------+
| 訪問時間戳   | 頻率 |
+------------+------+

• 頻率（logc）：基于概率遞增的訪問計數(shù)器
• 時間戳：解決冷數(shù)據(jù)滯留問題

4.refcount：引用計數(shù)（4字節(jié)）

• 內(nèi)存回收：refcount=0 時自動釋放內(nèi)存
• 對象共享：相同數(shù)據(jù)復(fù)用對象（如 SET key 100 共享整數(shù)對象）
• 多客戶端引用：同一 key 被多個客戶端連接引用

5.ptr：數(shù)據(jù)指針（8字節(jié)）

指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如：

• OBJ_ENCODING_INT → 直接存儲整數(shù)（void * 強轉(zhuǎn)為 long）
• OBJ_ENCODING_RAW → 指向 sds 結(jié)構(gòu)
• OBJ_ENCODING_HT → 指向 dict 哈希表

四、String類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

string類型在redis中有三種編碼方式

RAW編碼

分配兩次內(nèi)存 RedisObject和SDS的內(nèi)存不連續(xù) 兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)申請了兩片內(nèi)存區(qū)域

EMBSTR編碼

INT編碼

為什么分界線是44字節(jié)？

44字節(jié)的臨界值源于內(nèi)存分配器的優(yōu)化策略，具體計算如下：

1. 內(nèi)存分配器的最小單位

• Redis 默認(rèn)使用 jemalloc 或 glibc malloc
• 這些分配器的最小分配單元通常是 64字節(jié)（CPU緩存行對齊）

2. EMBSTR 的總內(nèi)存占用公式

總大小 = RedisObject(16字節(jié)) + SDS頭部(3字節(jié)) + 字符串內(nèi)容(N字節(jié)) + 結(jié)束符\0(1字節(jié))

• 最大允許占用：64字節(jié)（分配器最小單元）
• 固定開銷：16(robj) + 3(sds) + 1(\0) = 20字節(jié)
• 可用空間：64 - 20 = 44字節(jié)

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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