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[数据库]Redis学习——SDS字符串实现


0. 前言

  这里对Redis底层字符串的实现分析,但是看完其实现还没有完整的一个概念,即不太清楚作者为什么要这样子设计,只能窥知一点,需要看完redis如何使用再回头来体会,有不足之处还望告知。

  涉及文件:sds.h/sds.c

1.  数据结构:  

1 typedef char *sds;2 3 struct sdshdr {4   unsigned int len;  //buf中已使用的字节数5   unsigned int free;  //buf中未使用的字节数6   char buf[];    //缓冲区7 };

 

  这里向外提供的api所返回的类型都是sds类型(字符串),这样的话也能够复用一部分的C字符串函数。

  这里采用sdshdr结构,存放了字符串长度信息,保证了二进制数据安全,即不仅可以存放字符串,也可用于存放其它二进制数据

2. API实现:

  只提取几个API,该文件完整的注释在GitHud上(用户名:jabnih)

a. sdsnewlen

  创建一个sds字符串,其它几个创建API都是基于这个API。

  创建时采用一次性分配其所需要的空间,即对于buf不进行再次分配,减少了malloc等的调用,同时在释放的时候也减少free次数

 1 //创建一个sds字符串,初始内容为init所指向的内容,buf空间为initlen大小 2 sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) { 3   struct sdshdr *sh; 4  5   //这里需要注意 6   if (init) { 7     //init不为空,则使用malloc,所申请的空间不会初始化 8     sh = zmalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1); 9   } else {10     //init为空,使用calloc,所申请的空间会被初始化为011     sh = zcalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1);12   }13 14   if (sh == NULL) return NULL;15 16   sh->len = initlen;17   sh->free = 0;18   //这里如果init为NULL,则该buf的内容均为019   if (initlen && init)20     memcpy(sh->buf, init, initlen);21 22   sh->buf[initlen] = '\0';23 24   return (char*)sh->buf;25 }

 

 

b. sdsMakeRoomFor

  该API的内存分配策略为:在小于SDS_MAX_PREALLOC(即1M)时,会预分配出多一倍的空间,在大于该阈值时,每次只预分配多SDS_MAX_PREALLOC内存。

 1 //保证sds字符串有足够的剩余未使用空间(大于或等于addlen) 2 sds sdsMakeRoomFor(sds s, size_t addlen) { 3   struct sdshdr *sh, *newsh; 4   size_t free = sdsavail(s); 5   size_t len, newlen; 6  7   //其剩余的空间满足addlen大小 8   if (free >= addlen) return s; 9 10   //不满足addlen大小,需要重新分配11   len = sdslen(s);12   sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));13   //新空间所需使用的大小为当前sds使用的长度加上addlen14   newlen = (len+addlen);15   //如果新空间大小比设定的阈值小,则以2倍的增长速度预分配一些空间16   if (newlen < SDS_MAX_PREALLOC)17     newlen *= 2;18   else19     //比设定阈值大,则只增加PREALLOC预分配大小20     newlen += SDS_MAX_PREALLOC;21   //重新分配空间22   newsh = zrealloc(sh, sizeof(struct sdshdr)+newlen+1);23   if (newsh == NULL) return NULL;24 25   newsh->free = newlen - len;26   return newsh->buf;27 }

 

 

c. sdsRemoveFreeSpace

 1 //去除sds字符串中未使用的空间,一般在内存紧张的时候使用 2 sds sdsRemoveFreeSpace(sds s) { 3   struct sdshdr *sh; 4  5   sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr))); 6   sh = zrealloc(sh, sizeof(struct sdshdr)+sh->len+1); 7   sh->free = 0; 8  9   return sh->buf;10 }

 

 

d. sdsclear

1 //清空sds字符串,但是不释放空间2 void sdsclear(sds s) {3   struct sdshdr *sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));4 5   sh->free += sh->len;6   sh->len = 0;7   sh->buf[0] = '\0';8 }

 

 

3. 总结:

  1. 二进制数据安全

  2. 预分配空间,可以懒惰释放,在内存紧张的时候也可以缩减不需要的内存

  3. 使用该API可以实现内存动态扩展(即不需要考虑内存空间是否足够)

  4. 边界检查