本篇主要对redis的数据结构进行总结，主要包括SDS(simple dynamic string)的实现的介绍、为什么Redis采用SDS而不是C字符串。
1、SDS的结构实现及定义
- free属性 -- 记录buf数组中未使用字节的数量
- len属性 -- 记录buf数组中已使用字节的数量 == SDS所保存的字符串的长度
- buf属性 -- 字节数组，用于保存字符串（注：最后一个字节为 \0，遵循C字符串以空字符结尾的惯例，方便直接调用C字符串的库函数）。
2、为什么Redis采用SDS而不是C字符串？
注：C字符串使用长度为N+1的字符数组来表示长度为N的字符串，并且最后一个字符总数空字符串 \0。
Redis使用SDS而不是简单的使用C字符串有如下的好处：
- 常数级的获取字符串的长度。
- 杜绝缓冲区溢出
- 减少修改字符串时带来的内存重分配次数。
- 二进制安全
- 兼容部分C字符串函数
接下就上述好处做具体分析：
1、常数级的获取字符串的长度
因为C字符串本身不记录自身的长度，而需要每次遍历字符串来获取，其时间复杂度为O(n)，而SDS只需通过属性len即可以获取，时间复杂度为O(1)。
2、杜绝缓冲区溢出
由于C字符串不记录自身长度带来的另外一个问题就是----容易造成缓冲区溢出(buffer overflow)。
而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的API对SDS进行修改时，API会先检查SDS的空间是否满足修改需求，如果不满足，API会自动将SDS的空间扩展至执行修改所需大小，然后执行实际的修改操作，所以SDS不需要手动修改SDS的大小，也不会造成缓冲区溢出的问题。
同时，sdscat不仅对SDS进行拼接操作，还会额外分配一定的未使用空间即free的值。
3、减少修改字符串时带来的内存重分配次数
首先我们看一下C字符串的内存重分配策略：
- 增长字符串的操作，比如拼接(append)，那么在执行这一步之前，程序需要通过内存重分配来扩展底层数组的大小（注：忘了这一步则会造成 --缓冲区溢出。）
- 缩短字符串的操作，比如截断(trim)，那么在执行这一步之前，程序需要通过内存重分配来释放字符串不使用的那部分空间（注：忘了这一步则会造成 --内存泄漏。）
同时，内存重分配涉及复杂的算法，并且可能需要执行系统调用，所以通常比较耗时。这对于经常被用于速度要求严苛、数据修改频繁Redis数据库而言，是无法接受的。
为了避免这种缺陷，SDS通过未使用空间解除了字符串长度和底层数组长度之间的关联：buf数组长度不一定是字符串数量+1,数组内可以包含未使用的字节 -- free属性记录。
通过未使用空间，SDS实现了 空间预分配 和 惰性空间释放两种优化策略。
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空间预分配
主要用于优化 SDS的字符串增长操作：当SDS的API需要对SDS进行空间扩展时，程序不仅会为SDS分配修改时所必须的空间，还会分配额外的未使用空间。
- 当SDS的长度 < 1MB时 ---> free = len
- 当SDS的长度 > 1MB时 ---> free = 1MB
通过空间预分配策略：Redis可以减少连续执行字符串增长操作所有的内存重分配次数。
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惰性空间释放
主要用于优化SDS的字符串缩短操作：当SDS的API需要缩短SDS保存的字符串时，程序并不马上使用内存重分配来回收缩短后多出来的字节，而是使用free属性将这些字节记录下来，并等待将来使用。
通过惰性空间释放策略：SDS避免了缩短字符串时所需的内存重分配操作，并未将来可能有的增长操作优化。
同时，SDS也提供了相应的API,让我们可以在有需要时候，真正的释放SDS的未使用空间，所以不用担心会造成内存浪费。
4、二进制安全
C字符串的字符必须符合某种编码（比如ASCII）,除了字符串的末尾之外，字符串里面不能包含空字符，否则最先被程序读入的空字符将被误认为字符串结尾，这些限制使得C字符串自能保存文本数据，而不能保存图片、音频等二进制文件。
而SDS的buf区不会对数据做任何限制、过滤等操作，写入时什么样，读取时便是怎么样。
这是因为：SDS使用len属性值而不是空字符串\0来判断字符串是否结束。
5、兼容部分C字符串函数
虽然SDS的API是二进制安全的，但是他们一样遵循C字符串以空字符串\0结尾，这使得SDS可以重用一部分<string.h>的函数。
本篇对《Redis设计与实现》一书的总结，感谢大家支持~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
