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今天我们就来开启我们的连载章——Redis字符串对象String，这个对象看起来挺简单，但是Redis做了一些优化，很多细节都需要了解，同时呢，String作为Redis基础的数据对象，也是面试中的高频考点。

1.是什么？

String就是字符串，它是Redis中基本的数据对象，大为512MB。

2.适用场景

一般可以用来存字节数据、文本数据、序列化后的对象数据等。

3.常用操作

常用操作聚焦于创建、查询、更新和删除。

创建，即产生一个字符串对象数据，可以用SET、SETNX。

查询操作可以用GET，如果想一次获取多个，可以用MGET。

而更新的话，其实也是用SET来更新的。

删除就是针对String对象本身的销毁，用DEL命令。

3.1 写操作

3.1.1 SET

语法：SET key value

功能：设置一个key的值为特定的value，成功则返回OK。

String对象的创建或者更新都是该命令。


127.0.0.1:6379> SET strniuniu catOK

3.1.2 SETNX

语法：SETNX key value

功能：用于在指定的key不存在时，为key设置指定的值，返回值0表示key存在不做操作，1表示设置成功。

如果对存在的Key，调用SETNX：


127.0.0.1:6379> SETNX strniuniu fish(integer) 0

对不存在的key，调用SETNX：


127.0.0.1:6379> SETNX strmart fish(integer) 1

3.1.3 DEL

语法：DEL key [key ...]

功能：删除对象，返回值为删除成功了几行。


127.0.0.1:6379> DEL strmart(integer) 1

3.2 读操作

3.2.1 GET

语法：GET key

功能：查询某个key，存在就返回对应的value，如果不存在返回nil。


127.0.0.1:6379> get strniuniu"cat"127.0.0.1:6379> get strmart(nil)

3.2.2 MGET

语法：MGET key [key ...]

功能：一次查询多个key，如果某个key不存在，对应位置返回nil。


127.0.0.1:6379> MGET strniuniu strmart1) "cat"2) (nil)

4.底层实现

4.1 三种编码方式

String看起来简单，但实际有三种编码方式，如下图所示：

INT编码：这个很好理解，就是存一个整型，可以用long表示的整数就以这种编码存储;

EMBSTR编码：如果字符串小于等于阈值字节，使用EMBSTR编码；

RAW编码：字符串大于阈值字节，则用RAW编码。

这个阈值追溯源码的话，是用常量OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT来表示，3.2版本之前是39字节，3.2版之后是44字节。


// from Redis 7.0.8/* Create a string object with EMBSTR encoding if it is smaller than * OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT, otherwise the RAW encoding is * used. * * The current limit of 44 is chosen so that the biggest string object * we allocate as EMBSTR will still fit into the 64 byte arena of jemalloc. */#define OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT 44robj *createStringObject(const char *ptr, size_t len) {    if (len <= OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT)        return createEmbeddedStringObject(ptr,len);    else        return createRawStringObject(ptr,len);}

EMBSTR和RAW都是由redisObject和SDS两个结构组成，它们的差异在于，EMBSTR下redisObject和SDS是连续的内存，RAW编码下redisObject和SDS的内存是分开的。

EMBSTR优点是redisObject和SDS两个结构可以一次性分配空间，缺点在于如果重新分配空间，整体都需要再分配，所以EMBSTR设计为只读，任何操作之后EMBSTR都会变成RAW，理念是发生过修改的字符串通常会认为是易变的。

EMBSTR内存：

RAW内存：

随着我们的操作，编码可能会转换：

INT -> RAW：当存的内容不再是整数，或者大小超过了long的时候；

EMBSTR->RAW：任何操作之后EMBSTR都会变成RAW，原因前面有解释。

我们注意到，字符串编码EMBSTR和RAW都包含一个结构叫SDS，它是Simple Dynamic String的缩写，即简单动态字符串，这是Redis内部作为基石的字符串封装，十分重要，下面我们详细介绍下SDS。

4.2 为什么要SDS?

在C语言中，字符串用一个'\0'结尾的char数组表示。

比如"hello niuniu" 即 "hello niuniu\0" 。

C语言作为一个比较亲和底层的语言，很多基建就是这么简单，但是，对于某个应用来说不一定好用：

1.每次计算字符串长度的复杂度为O(N)；

2.对字符串进行追加，需要重新分配内存；

3.非二进制安全。

在Redis内部，字符串的追加和长度计算很常见，这两个简单的操作不应该成为性能的瓶颈，于是Redis封装了一个叫SDS的字符串结构，用来解决上述问题。下面我们来看看它是怎样的结构。

首先，Redis中SDS分为sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64，它们的字段属性都是一样，区别在于应对不同大小的字符串，我们以sdshdr8为例：


// from Redis 7.0.8struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {    uint8_t len; /* used */    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */    char buf[];};

其中有两个关键字段，一个是len，表示使用了多少；一个是alloc，表示一共分配了多少内存。这两个字段的差值（alloc-len）就是预留空间的大小。flags则是标记是哪个分类，比如sdshdr8的分类就是：


#define SDS_TYPE_8  1

从SDS的结构，我们很容易看出SDS是如何对症下药解决问题的:

1.增加长度字段len，快速返回长度；

2.增加空余空间（alloc-len），为后续追加数据留余地；

3.不再以'\0'作为判断标准，二进制安全。

这里可能会想，SDS可以预留空间，那么预留空间有多大呢，规则如下：

len小于1M的情况下，alloc是len的一倍，即预留len大小的空间；

len大于1M的情况下，alloc是1M+len，即预留1M大小的空间。

总结

本节我们学习了String这个Redis基础的对象，String可以存储字符数据、文本数据、二进制数据，虽然String看起来比较简单，但实际上Redis采用了几种编码方式来应对不同的场景，以达到性能的，在后续的学习中，这种的设计也会出现很多次，这也是Redis高性能的原因之一。

下一节，我们将一起分析String的面试点，以及剖析几道容易出现的面试题。

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