深入拆解Redis里那个SDS到底是啥玩意儿，源码细节慢慢看

直接整合自知乎高赞回答《深入拆解Redis里那个SDS到底是啥玩意儿，源码细节慢慢看》的核心讲解,以口语化方式呈现）

Redis为啥要自己搞个SDS（Simple Dynamic String）？说白了，就是嫌C语言自带的那个char*字符串太“原始”、太“笨”了，干起活来效率低还不安全，C语言的字符串就是个字符数组，靠个'\0'字符标结束，你想知道这个字符串多长？对不起，你得一个个字符数过去，数到'\0'为止，这个操作的时间复杂度是O(n)，要是字符串老长了，这得多慢啊！Redis是数据库，经常要处理海量的键值对，键和值很多都是字符串,这种性能开销根本受不了。

Redis自己设计了一个更聪明的字符串结构，就是SDS，它到底长啥样呢？（来源：源码sds.h）简单说，它就是个“结构体”，里面包着好几样东西，咱们可以把它想象成一个小分队，这个小分队不仅有“干活的主力部队”（就是存真正字符的那块内存），还有个“指挥部”,指挥部里记着关键信息。

指挥部里记了啥？（来源：源码sds.h中的sdshdr结构）主要记三样宝贝：

1. len：记录这个字符串当前的实际长度是多少，比如字符串是"hello"，len就是5，有了它，想知道字符串多长，直接看一眼这个len就行了，时间复杂度是O(1)，瞬间完成,爽不爽？
2. free：记录分配给这个字符串的内存空间，除了已经用的，还剩下多少空闲的，比如可能分配了10个字符的空间，但只用了5个存了"hello"，那free就是5，这个free空间就是预分配好的“备用仓库”。
3. 还有一个flags，用来标识不同类型的SDS（比如区分长度用8位字节存还是用16位、32位等存，是为了更省内存）,这个咱们可以先不深究。

你看，有了len和free，SDS就比C字符串厉害多了,厉害在哪儿呢？

第一，长度获取超快，O(1)复杂度,再也不需要遍历了。

第二，杜绝了缓冲区溢出，C字符串拼接时，如果你忘了检查目标空间够不够，很容易就把相邻的内存给覆盖了，非常危险，SDS就没这问题，它在做拼接操作（比如sdscat）前，（来源：源码sds.c中的sdscatlen函数）会先看看free够不够，如果不够，它会自己先扩容，确保有足够空间了再拼,安全又省心。

第三，减少了内存重分配次数，这是SDS的一个核心优化策略，叫“空间预分配”和“惰性空间释放”。

• 空间预分配：（来源：源码sds.c中的sdsMakeRoomFor函数）当SDS需要扩容时，它不只是仅仅分配刚好够用的新空间，它会多分配一点，具体多多少？有个规则：如果扩容后新的len小于1MB，那就多分配和新len一样大小的free空间，比如原来"hello" len=5，现在要拼成"hello world" len=11，那么SDS可能会分配 11（新len） + 11（预分配free） + 1（存'\0'） = 23个字节的空间，这样下次如果再拼接一个短字符串，可能直接用free空间就行了，不用再申请内存，如果新len已经大于等于1MB了，那就固定多分配1MB的free空间，避免浪费,这个策略大大减少了内存重分配这种耗时操作。
• 惰性空间释放：（来源：源码sds.c中的sdstrim、sdsrange等函数）当SDS字符串缩短时（比如把"hello world"截断成"hello"），它并不会立即把多出来的内存还给操作系统，而只是把free的值增加（比如从0变成6），把len减小，这样这些多出来的空间就留在SDS内部备用，万一以后这个字符串又变长了，就能直接用上,避免了缩了又涨的情况下反复分配内存。

第四，二进制安全，C字符串因为靠'\0'判断结束，所以里面不能包含'\0'字符，否则会被误认为是字符串结束了，这就只能存文本，不能存图片、压缩数据这种二进制数据，SDS不一样，它靠len来判断长度，根本不在乎你字符串里面有没有'\0'，它能把任何数据都原原本本地存进去、读出来,所以Redis才能用SDS来存各种类型的数据。

SDS还“心机”地保留了在字符串末尾自动加个'\0'的习惯（来源：源码sds.h中关于\0终止符的注释），这样一部分遵循C字符串惯例的函数（比如printf）也能直接用了,算是兼容了一下老前辈。

所以你看，Redis这个SDS，看起来简单，但处处都是为高性能、高安全性考虑的精巧设计，它通过一个带元信息的结构体头，把C字符串的很多短板都给补上了,是Redis又快又稳的重要基石。