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Redis - String

#Redis

Redis< String >

Redis String 类型，存储字节，包括文本，序列化对象和二进制数组，因此 String是Redis最基本的数据结构. 通常用于缓存，而且Redis支持其他功能，允许实现计数器并执行按位运算.

由于Redis中key是一个字符串，因此Redis使用String数据结构作为key的值.

在默认情况下，Stirng最大为512MB，可以通过配置项proto-max-bulk-len进行修改.

String 适用场景

使用场景：一般用来存放字节数据、文本数据、序列化后的对象数据.

  1. 缓存场景：Value存Json字符串等信息.
  2. 计数场景：因为Redis处理命令是单线程，所以执行命令的过程是原子的，因此String数据结构适合计数场景.

String 命令

常用命令:

  • 创建 –> set, setnx, getset
    • SET key value # 设置一个key值为特定的value

    set命令扩展参数： EX（键过期时间秒）、PX（键过期时间毫秒）、NX（只有键不存在时才对键进行操作，基本替代下面的SETNX操作）、XX（键存在时才对键进行操作）

    • SETNX key value # 用于在指定的key不存在时，为key设置指定的值，对于实现锁很有用
    • GETSET key value # 设置一个key的值，并返回原来的值
  • 查询 –> get, mget
    • Get key # 查询某个key，存在就返回对应的value，不存在返回nil
    • Mget key [key ...] # 一次查询多个key，如果某个key不存在，对应位置返回nil
  • 更新 –> set
    • 见上面的set命令
  • 删除 –> del
    • DEL key [key ...] # 删除对象，返回值为删除成功了几行

其他命令：incr, incrby, incrbyfloat

  • INCR key [increment] # 以原子方式将给定键中存储的计数器加 1
  • INCRBY key increment # 以原子方式将给定键中存储的计数器加上指定的增量值
  • INCRBYFLOAT key increment # 以原子方式将给定键中存储的计数器加上指定的浮点数增量值

::: info 🔗 String命令列表 :::

String 编码(底层实现)

Redis String类型，底层实现是使用C语言的SDS字符串类型，sds类型是Redis自己实现的一种动态字符串类型，它比C语言的String类型多了一个指针，指向字符串的结尾，方便在字符串末尾追加数据。

  • String的三种编码方式:
    • INT: 存放整形，可以用long表示的整数以该编码存储；
    • EMBSTR: 如果字符串 <= 阈值字节(redis.version > 3.2 ? 44 : 39)，使用EMBSTR编码
    • RAW: 字符串大于 > 阈值字节(redis.version > 3.2 ? 44 : 39)，使用RAW编码

::: details 点击查看EMBSTR的阈值为什么是44？

阈值字节: 在源码中使用OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT宏定义，默认为44字节，在Redis 3.2版本中，该阈值是39字节.

  1. Redis默认使用jemalloc作为内存分配器
  2. jemalloc是以64字节作为内存单元做内存分配，如果超出了64个字节就超过了一个内存单元. 在内存分配时，RedisObject会尽量在一个内存单元，是为了减少内存寻址，又不会消耗分配过多没用到的内存，
  3. 围绕64字节的关键分界分析版本变化，Redis的字符串对象是由一个RedisObject+sdshdr两部分组成，
    • RedisObject大小为4+4+24+32+64 = 128bits = 16bytes，其中的ptr是64，是为了方便各种编译器和目标平台上使用
    • sdshdr8占用内存大小: 1byte + 1byte + 1byte + 内联数组的大小，由于内联数组中还有一个’\0’占位一个字符，所以能用的大小为64-16(redisObject)-3(sdshdr非内容属性)-1(’\0’)=44

RedisObject Struct:

#define LRU_BITS 24

typedef struct reidsObject {
    unsigned type:4;        // 4 bit
    unsigned encoding:4;    // 4 bit
    unsigned lru:LRU_BITS;  // 24 bit

    int refcount;           // 32 bit
    void *ptr;              // 64 bit
} robj;                     // 128 bit == 16 bytes

sdshdr Struct:

struct __attribute__((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len;          // 1 byte
    uint8_t alloc;        // 1 byte
    unsigned char flags;  // 1 byte
    char buf[];           // '\0' 占位符 1 byte
}

EMBSTR和RAW是由redisObject和SDS两个结构组成，两者差异在于EMBSTR编码下redisObject和SDS是连续的内存，RAW编码下redisObject和SDS的内存是分开的.

redis-string-embstr-raw

EMBSTR的优缺点：

  1. 优点：一次性分配内存，redisObject和SDS两个结构一次性分配内存
  2. 缺点：重新分配空间时，整体需要重新再分配
  3. EMBSTR设计为只读，任何写操作之后EMBSTR都会变成RAW

编码转化的可能：

  1. INT -> RAW: 当内存不再是整形，或者大小超过了long
  2. EMBSTR -> RAW: 任何写操作之后EMBSTR都会变成RAW

🔗 查看SDS