Redis為什么快

本篇內(nèi)容介紹了“Redis為什么快”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

Redis是C語言開發(fā)的，C語言自己就有字符類型，但是Redis卻沒直接采用C語言的字符串類型，而是自己構(gòu)建了動態(tài)字符串（SDS）的抽象類型。

就好比這樣的一個命令，其實我是在Redis創(chuàng)建了兩個SDS，一個是名為aobing的Key SDS，另一個是名為cool的Value SDS，就算是字符類型的List，也是由很多的SDS構(gòu)成的Key和Value罷了。

SDS在Redis中除了用作字符串，還用作緩沖區(qū)（buffer），那到這里大家都還是有點疑惑的，C語言的字符串不好么為啥用SDS？SDS長啥樣？有什么優(yōu)點呢?

為此我去找到了Redis的源碼，可以看到SDS值的結(jié)果大概是這樣的，源碼的在GitHub上是開源的大家一搜就有了。

struct sdshdr{      int len;      int free;      char buf[];  }

回到最初的問題，為什么Redis用了自己新開發(fā)的SDS，而不用C語言的字符串？那好我們?nèi)タ纯此麄兊膮^(qū)別。

SDS與C字符串的區(qū)別

1. 鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

2. 計數(shù)方式不同

C語言對字符串長度的統(tǒng)計，就完全來自遍歷，從頭遍歷到末尾，直到發(fā)現(xiàn)空字符就停止，以此統(tǒng)計出字符串的長度，這樣獲取長度的時間復(fù)雜度來說是0（n），大概就像下面這樣：

但是這樣的計數(shù)方式會留下隱患，所以Redis沒有采用C的字符串，我后面會提到。

而Redis我在上面已經(jīng)給大家看過結(jié)構(gòu)了，他自己本身就保存了長度的信息，所以我們獲取長度的時間復(fù)雜度為0（1），是不是發(fā)現(xiàn)了Redis快的一點小細(xì)節(jié)了？還沒完，不止這些。

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2. 杜絕緩沖區(qū)溢出

字符串拼接是我們經(jīng)常做的操作，在C和Redis中一樣，也是很常見的操作，但是問題就來了，C是不記錄字符串長度的，一旦我們調(diào)用了拼接的函數(shù)，如果沒有提前計算好內(nèi)存，是會產(chǎn)生緩存區(qū)溢出的。

比如本來字符串長這樣：

你現(xiàn)在需要在后面拼接 ，但是你沒計算好內(nèi)存，結(jié)果就可能這樣了：

這是你要的結(jié)果么？很顯然，不是，你的結(jié)果意外的被修改了，這要是放在線上的系統(tǒng)，這不是完了？那Redis是怎么避免這樣的情況的？

我們都知道，他結(jié)構(gòu)存儲了當(dāng)前長度，還有free未使用的長度，那簡單呀，你現(xiàn)在做了拼接操作，我去判斷一些是否可以放得下，如果長度夠就直接執(zhí)行，如果不夠，那我就進行擴容。

這些大家在Redis源碼里面都是可以看到對應(yīng)的API的，后面我就不一一貼源碼了，有興趣的可以自己去看一波，需要一點C語言的基礎(chǔ)。

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2.  減少修改字符串時帶來的內(nèi)存重分配次數(shù)

C語言字符串底層也是一個數(shù)組，每次創(chuàng)建的時候就創(chuàng)建一個N+1長度的字符，多的那個1，就是為了保存空字符的，這個空字符也是個坑，但是不是這個環(huán)節(jié)探討的內(nèi)容。

Redis是個高速緩存數(shù)據(jù)庫，如果我們需要對字符串進行頻繁的拼接和截斷操作，如果我們寫代碼忘記了重新分配內(nèi)存，就可能造成緩沖區(qū)溢出，以及內(nèi)存泄露。

內(nèi)存分配算法很耗時，且不說你會不會忘記重新分配內(nèi)存，就算你全部記得，對于一個高速緩存數(shù)據(jù)庫來說，這樣的開銷也是我們應(yīng)該要避免的。

Redis為了避免C字符串這樣的缺陷，就分別采用了兩種解決方案，去達(dá)到性能最大化，空間利用最大化：

•  空間預(yù)分配：當(dāng)我們對SDS進行擴展操作的時候，Redis會為SDS分配好內(nèi)存，并且根據(jù)特定的公式，分配多余的free空間，還有多余的1byte空間（這1byte也是為了存空字符），這樣就可以避免我們連續(xù)執(zhí)行字符串添加所帶來的內(nèi)存分配消耗。

比如現(xiàn)在有這樣的一個字符：

我們調(diào)用了拼接函數(shù)，字符串邊長了，Redis還會根據(jù)算法計算出一個free值給他備用：

我們再繼續(xù)拼接，你會發(fā)現(xiàn)，備用的free用上了，省去了這次的內(nèi)存重分配：

•  惰性空間釋放：剛才提到了會預(yù)分配多余的空間，很多小伙伴會擔(dān)心帶來內(nèi)存的泄露或者浪費，別擔(dān)心，Redis大佬一樣幫我們想到了，當(dāng)我們執(zhí)行完一個字符串縮減的操作，redis并不會馬上收回我們的空間，因為可以預(yù)防你繼續(xù)添加的操作，這樣可以減少分配空間帶來的消耗，但是當(dāng)你再次操作還是沒用到多余空間的時候，Redis也還是會收回對于的空間，防止內(nèi)存的浪費的。

還是一樣的字符串：

當(dāng)我們調(diào)用了刪減的函數(shù)，并不會馬上釋放掉free空間：

如果我們需要繼續(xù)添加這個空間就能用上了，減少了內(nèi)存的重分配，如果空間不需要了，調(diào)用函數(shù)刪掉就好了：

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2. 二進制安全

仔細(xì)看的仔肯定看到上面我不止一次提到了空字符也就是’0‘，C語言是判斷空字符去判斷一個字符的長度的，但是有很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常會穿插空字符在中間，比如圖片，音頻，視頻，壓縮文件的二進制數(shù)據(jù)，就比如下面這個單詞，他只能識別前面的 不能識別后面的字符，那對于我們開發(fā)者而言，這樣的結(jié)果顯然不是我們想要的對不對。

Redis就不存在這個問題了，他不是保存了字符串的長度嘛，他不判斷空字符，他就判斷長度對不對就好了，所以redis也經(jīng)常被我們拿來保存各種二進制數(shù)據(jù)，我反正是用的很high，經(jīng)常用來保存小文件的二進制。

“Redis為什么快”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！