String字符串与SDS(简单动态字符串)

1435597771 · Jul 1, 2026

Redis是键值对数据库,它提供了不同的数据类型，例如：String、Hash、List、Set和ZSet。其中String是最常用的一种，本篇文章我们来探讨一下Redis提供的数据类型String和他的底层实现。Redis String 看起来只是一个普通的字符串，但它的底层实现并没有那么简单。为了兼顾内存占用和操作效率，Redis 针对不同场景采用了不同的实现方式。下面我们从整体架构开始，一步步理解 Redis String 的实现原理。先区分三个概念在认识Redis String之前需要先理清楚三个容易混淆的概念： 1.Redis String：是Redis提供的一种数据类型 2.字符串：一连串字符，例如“Tom”,表示具体的数据内容 3.SDS: 简单动态字符串，Redis自己实现的字符串结构，也是Redis String的底层实现之一理解了这三个概念，会更容易理解后面提到的INT、EMBSTR、RAW编码格式 RedisObject与Redis String的关系 RedisObject是Redis的对象机制，在Redis中所有的数据类型的表现形式都是RedisObject。本文重点关注RedisObject中的三个字段：type（类型），encoding（编码格式），ptr（指针，指向实际存储的数据）。我们说的Redis String就是指type为REDIS_STRING，也就是说，Redis String 并不是一个独立的数据结构，而是一个 type 为 REDIS_STRING 的 RedisObject。 Redis String的三种编码格式 Redis 的 String 对象有三种常见编码：INT、EMBSTR 和 RAW。其中，EMBSTR 和 RAW 都是基于 SDS 实现的，而 INT 则直接保存整数值。先来说Int，选择用int是为了优化SDS在存储数字时，对数字运算的不便。举个例子，比如存储18，如果String的底层全部都是SDS，那么在底层他存储的为“1”，“8”两个字符），那么如果要对“18” +1，那么就需要先从字符串转换为数字，再+1，再转换为string，最后存入到数据库。那么为了优化这个问题，Redis选择将Int也作为String的底层编码之一。前面提到，EMBSTR 和 RAW 都是基于 SDS（简单动态字符串）实现的。那么，SDS 到底是什么？首先它是一个字符串数据结构，其次他可以动态扩容。那么他简单在哪里？简单在他的设计上，SDS 的设计非常简单，它并没有采用复杂的数据结构，而是在字符数组的基础上增加了一些管理字段，例如len（长度），alloc（分配内存大小），flags（存储SDS的Header类型）。 Redis String 使用 SDS 时，有两种编码方式：EMBSTR 和 RAW。分别来说明，embstr是嵌入式字符串，如果一个字符串长度不超过44字节，那么redis通常用embstr编码的SDS来保存这个字符串。如果长度大于44字节，那么就用raw编码的SDS来保存这个字符串。首先来说明embstr编码的sds，为什么他用来存储长度小于等于44字节的字符串？要明白这个问题，我们需要先来理解一下他的名字，emb是embedded的缩写，他的意思是嵌入，那么他嵌入在哪里？答案就是嵌入在给String类型分配内存上，如何理解？我们前面简单讲过RedisObject中用ptr指向实际的值，那么也就意味着Redis在给string类型的值分配内存的时候，除了分配redisObject的内存，还需要分配值的实际地址。而embstr就是在分配内存的时候，把redisobject和实际的值分配在一块连续的内存中。这样能带来什么好处？ 1.降低分配内存次数，将创建字符串对象的内存分配次数从给redisobject一次，SDS一次，降低为一次 2.释放内存也只需要一次。 3.因为redisobject和值都在一片连续的内存中，可以更好的利用CPU缓存提升性能那么为什么是给小于等于44字节的字符串用embstr编码的SDS，大于的44字节的用raw编码的SDS呢？因为如果字符串的长度增加，与分配的内存空间不够存储字符串，那么需要给redisobject的内存和sds一起分配空间，要修改字符串会不方便。所以在为了解决字符串扩容无法单独扩容SDS以及修改字符串不方便的问题，raw编码的sds就出来了。raw编码中分别为redisObject和ptr分配内存空间。如果要扩容字符串，那么只要扩容SDS就行了。 String的使用要合理的在Redis中使用String类型，我们需要知道他的常用命令和使用场景。常用命令有： Set：设置key-value的值 Get：根据key获取对应的值 EXISTS：判断某个key是否存在 STRLEN：返回key的长度 DEL：删除某个key MSET：批量设置 MGET：批量获取 INCR：将key中存储的值固定+1 INCRBY：指定增加key中存储的值 DECR：固定将key中存储的值-1 DECRBY：指定减少key中存储的值 EXPIRE：设置过期时间 TTL：查看还有多久过期 SETNX：不存在就插入使用场景：缓存对象：是最常用的场景，在数据库前增加一个缓存数据库，提升获取数据的速度。常规计数：Redis 提供的 INCR 、 DECR 等命令都是原子操作，因此非常适合实现点赞数、阅读量、库存统计等计数场景。。分布式锁：SETNX命令是不存在就插入，那么我们可以用插入成功表示加锁成功，用插入失败表示加锁失败。共享Session信息：在分布式系统中，用redis来存储session信息，可以避免用户在登录时被分配到不同服务器找不到session的问题这就是为Redis String的底层实现原理就介绍到这里，希望对你有帮助