Redis底层数据结构P2之String结构之性能优化

Redis 由 Salavtore Sanfilippo 大神用 C 语言开发，在 C 语言里字符串通常以空字符 \0 作为结束符，但由于 Redis 的字符串是二进制安全的，因此不需要以 \0 结尾，这可以节省一个字节空间，在 Redis 里字符串是以两种方式来存储的，一种是使用 embstr 类型的内部表示，另一种是使用 raw 类型的内部表示。

**embstr 类型的内部表示：** 

- 大小：在 embstr 类型的内部表示中，字符串的长度在 39 字节以内，如果超过 39 个字节，那么将会使用 raw 类型来表示。字符串长度与数据一起被保存，以便可以快速地进行检索。
- 内存分配：embstr 类型的数据结构位于一个连续的内存块中，该内存块的大小为 40 字节。当创建一个新的 embstr 类型时，Redis 会从一个预分配的内存池中分配一块 40 字节的内存。
- 查找速度：由于字符串的长度与数据一起被保存，因此可以使用二分查找法来快速地查找字符串。
- 插入和删除操作：当对 embstr 类型的数据结构进行插入或删除操作时，Redis 会在内存池中分配或释放一块 40 字节的内存。
- 空间利用率：embstr 类型的数据结构的优点是空间利用率高，因为字符串的长度与数据一起被保存，并且不需要使用额外的空间来存储字符串的结束符。

**raw 类型的内部表示：** 

- 大小：raw 类型的内部表示用于存储超过 39 个字节的字符串。raw 类型的数据结构由两个部分组成，第一部分是字符串的长度，第二部分是字符串的数据。字符串的长度以一个 32 位的整数来存储，而字符串的数据则以一个字节数组来存储。
- 内存分配：raw 类型的的数据结构位于一个连续的内存块中，该内存块的大小由字符串的长度决定。当创建一个新的 raw 类型的数据结构时，Redis 会从一个预分配的内存池中分配一块内存，该内存块的大小等于字符串的长度加上 5 字节（用于存储字符串的长度）。
- 查找速度：由于 raw 类型的数据结构的字符串长度与数据分开存储，因此不能使用二分查找法来快速地查找字符串。
- 插入和删除操作：当对 raw 类型的数据结构进行插入或删除操作时，Redis 会在内存池中分配或释放一块内存，该内存块的大小等于字符串的长度加上 5 字节（用于存储字符串的长度）。
- 空间利用率：raw 类型的数据结构的优点是空间利用率高，因为字符串的长度与数据分开存储，并且不需要使用额外的空间来存储字符串的结束符。

Redis 通过对字符串结构进行性能优化，提高了字符串操作的效率，从而使 Redis 能够处理更多的请求和存储更多的数据。

字符串结构是 Redis 的核心数据结构之一，它在 Redis 的各种操作中都扮演着重要的角色。通过对字符串结构进行性能优化，可以提高 Redis 的整体性能。