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前言
Redis常用数据结构有String、List、Hash、Set、ZSet,而String类型在实际的应用中是最为广泛的,那么Redis的String底层数据结构和存储是怎样实现呢？
String数据结构
Redis是基于C语言开发的,Redis没有直接使用C语言传统的char，而是自己构建了一种名为简单动态字符串(simple dynamic string SDS)的抽象类型，并将SDS用作Redis的默认字符串表示,SDS的组成结构如下：
说明：
- len：表示字符串的长度
- alloc:分配的空间长度
- buf:字符数组，用来保存实际数据，Redis为了表示数组的结束会在数组后加一个"\0"表示结尾。
为什么Redis字符采用SDS的数据结构
- 优化了获取字符串长度为 O(1)
- 传统的C字符串: 使用长度为N+1的字符串数组来表示长度为N的字符串，所以为了获取一个长度为C字符串的长度，必须遍历整个字符串。
- SDS:有专门用于保存字符串长度的变量，我们可以通过获取len属性的来获取字符串长度。
- 杜绝缓冲区溢出 Redis中SDS的空间分配策略完全杜绝了发生缓冲区溢出的可能性。 修改SDS时候Redis会在执行拼接操作之前,预先检查给定SDS空间是否足够，如果不够会先拓展SDS的空间，然后再执行相关拼接操作。
3.减少内存重分配
- 1.字符串拼接会产生字符串的内存空间的扩充，在拼接的过程中，原来的字符串的大小很可能小于拼接后的字符串的大小，那么这样的话，就会导致一旦忘记申请分配空间，就会导致内存的溢出。
- 2.字符串在进行收缩的时候，内存空间会相应的收缩，而如果在进行字符串的切割的时候，没有对内存的空间进行一个重新分配，那么这部分多出来的空间就成为了内存泄露。
String数据存储
Redis的String类型存储分为分别是int编码格式、embstr编码格式、raw编码格式。
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1.当长度小于20，并且是数值类型时，其底层就是用long来进行数据存储；这样做的好处就是可以减少空间占用，使用long的话最多也就占8个字节，使用char类型的话，会占用更多的内存空间。
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2.当存储是字符串的数据时，并且字符串的长度小于等于44字节时，以及长度大于22时，RedisObject和SDS会被分配到同一块内存空间，这样可以避免内存碎片化的问题，这种方式称为embstr编码方式。
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3.当存储是字符串的数据时，并且字符串的长度大于44字节时，那么RedisObject和SDS不会被分配在同一片内存空间，这种方式称为raw编码方式.
String数据存储组成部分
说明:String数据的存储分为下列几个部分 SDS存储部分：包含len、alloc、buf的存储空间。
- RedisObject：包含了元数据和一个SDS指针，如果是String类型的指针将指向SDS类型，如果是int类型，Redis对于存储进行了优化，无需进行引用。
- dictEntry：Redis的全局哈希，包含了key、value、next的字节数，为了减少频繁分配的次数，Redis的jemalloc在分配内存时，会根据我们申请字节数N，找一个比N大，但是最接近N的2的幂次数作为分配空间。例如如果申请为8字节，那么dictEntry结构会占用16个字节。
优化建议
- 1.设置Key的名称，注意控制key的长度，因为key过长会消耗过多的内存空间
- 2.采用高效的序列方法和压缩方法,不同的序列化方法，在序列化速度和数据序列化后的占用内存空间这两个方面，效果是不一样的。比如说，protostuff 和 kryo 这两种序列化方法,要比Java内置的序列化方法(java-build-in-serializer)效率更高。
总结
本文讲解了Redis的String的数据结构和数据存储，通过本文我们知道Redis的String类型占用的空间开销还是比较大的，所以我们在实际的项目中需要进行相关的优化，从而优化存储空间。
