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Redis源码解读:String类型实现原理

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我们知道Redis作为一个NoSQL类型的数据库,使用的是key作为存取对象的唯一标识,对“key”的通俗理解就是“字符串”。在Redis中字符串又分为两类:二进制安全(Binary Safe)的和非二进制安全的,关于二进制安全的描述可以参考这里。Redis处理存储的内容时用的是二进制安全的字符串,而作为key使用的非二进制安全的。

正文
Redis 是一个基于键-值存储的数据库。Redis中使用字符串作为它的键,同时字符串也是“值”所使用的最基本的数据类型。当然还有更复杂的类型,比如:列表,集合,有序集合以及哈希表,不过即使是这些复杂的类型也是使用字符串来实现的。
Redis内部实现了自己的字符串类型。实现的细节包含在sds.c文件中(sds即为 Simple Dynamic Strings)。

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

buf 存放的实际的字符串
len字段 存放了buff的长度。这个字段使得Redis取字符串长度的操作复杂度为O(1)。
free字段 存放了buff中剩余的空间。
len 和 free 字段可以看成是保存了buf 字符串数组的元信息。

新建Redis字符串

在 sds.h 中定义了一种新的叫做 sds 的数据类型,其实就是字符串指针:

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typedef char *sds;

在sds.c中定义了新建Redis字符串指针的函数 sdsnewslen:

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sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {
    struct sdshdr *sh;
 
    sh = zmalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1);
#ifdef SDS_ABORT_ON_OOM
    if (sh == NULL) sdsOomAbort();
#else
    if (sh == NULL) return NULL;
#endif
    sh->len = initlen;
    sh->free = 0;
    if (initlen) {
        if (init) memcpy(sh->buf, init, initlen);
        else memset(sh->buf,0,initlen);
    }
    sh->buf[initlen] = '\0';
    return (char*)sh->buf;
}

上边说过Redis字符串是struct sdshdr类型的。但是sdsnewlen函数返回的却是一个字符串指针!!
这只是个小技巧,这里解释一下,假设我们如下用sdsnewlen函数新建一个Redis字符串:

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sdsnewlen("redis", 5);

这个函数新建了一个struct sdshdr类型的变量,同时为 len,free和buf字段分配了空间。分配空间的代码如下:

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sh = zmalloc(sizeof(struct sdshdr)+initlen+1); // initlen is length of init argument.

sdsnewlen成功返回之后,得到的Redis字符串大致是这个样子的:

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|5|0|redis|
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^   ^
sh  sh->buf

sdsnewlen 函数返回给调用者的是sh->buf。

那么如果当你想释放sh所指向的Redis字符串所占用的空间时,该怎么办呢?

此时你想要的是一个指向sh的指针,而你得到的却是指向sh->buf的指针。

那么你能够从指向sh->buf的指针得到指向sh的指针吗?

是的,不过是指针运算而已。注意上边那个内存示意图,当我们从sh->buf的地址减去两个long型长度之后就得到了sh的地址。

而且巧合的是两个long型的长度加起来正好是struct sdshdr的长度。(注:将buf声明为char buf[], 是一个针对可变长结构体普遍使用的编程技巧。)
我们来看一下sdslen函数是如何做的:

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size_t sdslen(const sds s) {
    struct sdshdr *sh = (void*) (s-(sizeof(struct sdshdr)));
    return sh->len;
}

了解了这个小技巧之后,你就应该能理解整个sds.c文件中全部的内容了。

Redis字符串的实现隐藏在接口的后面,这个接口只接受字符串参数。而Redis字符串的用户不需要关心它到底是如何实现的,只需要把它当成字符串指针就好了。

本文固定链接: http://www.chepoo.com/redis-code-analysis-string.html | IT技术精华网

Redis源码解读:String类型实现原理:等您坐沙发呢!

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