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  • 2.SDS 与 C 字符串的区别

    C字符串

    C语言使用长度为N+1的字符数组表示长度为N的字符串,并且字符数组的最后一个元素总是空字符‘’.

    比如说, 图 2-3 就展示了一个值为 "Redis" 的 C 字符串:

     C 语言使用的这种简单的字符串表示方式, 并不能满足 Redis 对字符串在安全性、效率、以及功能方面的要求。

    常数复杂度获取字符串长度

    C字符串获取长度的时间复杂度为O(n)

    和 C 字符串不同, 因为 SDS 在 len 属性中记录了 SDS 本身的长度, 所以获取一个 SDS 长度的复杂度仅为 O(1) 。

    举个例子, 对于图 2-5 所示的 SDS 来说, 程序只要访问 SDS 的 len 属性, 就可以立即知道 SDS 的长度为 5 字节:

     又比如说, 对于图 2-6 展示的 SDS 来说, 程序只要访问 SDS 的 len 属性, 就可以立即知道 SDS 的长度为 11 字节。

    设置和更新 SDS 长度的工作是由 SDS 的 API 在执行时自动完成的, 使用 SDS 无须进行任何手动修改长度的工作。

    通过使用 SDS 而不是 C 字符串, Redis 将获取字符串长度所需的复杂度从 O(N) 降低到了 O(1) , 这确保了获取字符串长度的工作不会成为 Redis 的性能瓶颈。

    比如说, 因为字符串键在底层使用 SDS 来实现, 所以即使我们对一个非常长的字符串键反复执行 STRLEN 命令, 也不会对系统性能造成任何影响, 因为 STRLEN 命令的复杂度仅为 O(1) 。

    杜绝缓冲区溢出

    除了获取字符串长度的复杂度高之外, C 字符串不记录自身长度带来的另一个问题是容易造成缓冲区溢出(buffer overflow)。

    与 C 字符串不同, SDS 的空间分配策略完全杜绝了发生缓冲区溢出的可能性: 当 SDS API 需要对 SDS 进行修改时, API 会先检查 SDS 的空间是否满足修改所需的要求, 如果不满足的话, API 会自动将 SDS 的空间扩展至执行修改所需的大小, 然后才执行实际的修改操作, 所以使用 SDS 既不需要手动修改 SDS 的空间大小, 也不会出现前面所说的缓冲区溢出问题。

    举个例子, SDS 的 API 里面也有一个用于执行拼接操作的 sdscat 函数, 它可以将一个 C 字符串拼接到给定 SDS 所保存的字符串的后面, 但是在执行拼接操作之前, sdscat 会先检查给定 SDS 的空间是否足够, 如果不够的话, sdscat 就会先扩展 SDS 的空间, 然后才执行拼接操作。

    比如说, 如果我们执行:

    sdscat(s, " Cluster");

    那么 sdscat 将在执行拼接操作之前检查 s 的长度是否足够, 在发现 s 目前的空间不足以拼接 Cluster" 之后, sdscat 就会先扩展 s 的空间, 然后才执行拼接 Cluster" 的操作, 拼接操作完成之后的 SDS 。

     

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