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(gè) 成員 都是一個(gè)獨(dú)立的字符串對(duì)象,列表中的每一個(gè) 元素 都是一個(gè)獨(dú)立的字符串對(duì)象，整個(gè)HASH是一個(gè)對(duì)象，它內(nèi)部的每一個(gè) 字段（field） 和一個(gè)字段值（value） 都是一個(gè)獨(dú)立的字符串對(duì)象

redis是通過(guò)c語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是沒(méi)有直接使用c語(yǔ)言中的字符串,有幾下幾點(diǎn)原因

• 獲取字符串長(zhǎng)度需要通過(guò)運(yùn)算：C字符串以\0（空字符）結(jié)尾，要獲取長(zhǎng)度必須遍歷整個(gè)數(shù)組直到遇到\0，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，這在高性能數(shù)據(jù)庫(kù)如Redis中效率低下。
• 非二進(jìn)制安全：C字符串不能存儲(chǔ)任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)，因?yàn)樗蕾囉?code>\0作為結(jié)束符。如果數(shù)據(jù)中包含\0（如一些二進(jìn)制文件），會(huì)被錯(cuò)誤截?cái)啵茐臄?shù)據(jù)完整性。
• 不可修改：C語(yǔ)言字符串常量（如char* s = "hello"）是只讀的，無(wú)法直接擴(kuò)展或修改其長(zhǎng)度，這在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jiǎn)單動(dòng)態(tài)字符串），它通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)智能結(jié)構(gòu)來(lái)支持查找、二進(jìn)制安全性和動(dòng)態(tài)修改。

二、SDS底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

uint8_t (8位無(wú)符號(hào)整數(shù)),可表示的最大值是 255 (因?yàn)?2^8 - 1 = 255),因此 len 最多記錄 255 字節(jié) 的長(zhǎng)度，否則會(huì)溢出,如果一個(gè) SDS 字符串的實(shí)際長(zhǎng)度超過(guò) 255 字節(jié)，Redis 會(huì)自動(dòng)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(méi)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(duì)象：字符串對(duì)象(String)、列表對(duì)象(List)、哈希對(duì)象(Hash)、集合對(duì)象(Set)和有序集合對(duì)象(ZSet)。

1.type：數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)（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(duì)應(yīng)不同底層實(shí)現(xiàn)：

動(dòng)態(tài)編碼轉(zhuǎn)換示例：

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

3.lru：緩存淘汰信息（24 bit）

• LRU模式：記錄對(duì)象最后訪問(wèn)時(shí)間戳（精度：秒級(jí)）
• LFU模式（Redis 4.0+）：

16 bits      8 bits
+------------+------+
| 訪問(wèn)時(shí)間戳   | 頻率 |
+------------+------+

• 頻率（logc）：基于概率遞增的訪問(wèn)計(jì)數(shù)器
• 時(shí)間戳：解決冷數(shù)據(jù)滯留問(wèn)題

4.refcount：引用計(jì)數(shù)（4字節(jié)）

• 內(nèi)存回收：refcount=0 時(shí)自動(dòng)釋放內(nèi)存
• 對(duì)象共享：相同數(shù)據(jù)復(fù)用對(duì)象（如 SET key 100 共享整數(shù)對(duì)象）
• 多客戶端引用：同一 key 被多個(gè)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(chǔ)整數(shù)（void * 強(qiáng)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(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)申請(qǐng)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(jì)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(duì)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(kāi)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(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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