SDS 原理
引言:
由于字符串是 redis 中使用最频繁的数据结构，例如 redis 中的 key，或者 value 也是多个字符串组成的。所以字符串在 redis 中是一个非常重要的数据结构。
问题:
但是 redis 中的字符串并不是使用 C 语言原先的字符串，这是因为 C 语言的字符串有很多问题。
char* s = "hello";
// 本质上是字符数组
// ['h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0']
由于 C 里面的字符串本质上是一个数组，并且是开辟的连续的内存空间需要有一个’\0’来作为结束标识。这就带来了以下问题：
● 不能直接获取到字符串长度，需要通过计算。
● 二进制不安全，不能内容中携带’\0’的内容
● 不能直接修改
详细说明：
首先第一条，由于C语言的数组并不能直接获取到长度，所以需要逐个去遍历直到遍历到结束标识才能够获取到数组的长度，这样就会导致时间复杂度是一个O(n)，效率比较慢。
第二条，由于C语言中是靠结束标识来作为数组的结束符号的，那么如果我们存储的内容中包含了这个结束标识，就会导致字符串提前结束导致我们的内容不正确。
第三条，由于C语言想要扩容不能直接在原数组上修改，需要重新申请内存，然后把内容写到新分配的内存中，然后把旧的内存给释放掉，这样做十分消耗资源。
SDS结构说明
因为有了上面这些问题，所以redis就自己构建了一种新的字符串，叫做SDS（简单动态字符串）。
源码结构：
这个是C语言中的结构体，类似于Java中的类结构。
buf 数组：由于最后还是要保存字符串的数据的，所以 buf 数组就是用来存储最后的数据内容的。
len：就是用来保存这整个字符串的长度，是 redis 中 sds 用来维护的一个字段，通过这个字段就可以直接获取到字符串的长度，类型是一个 uint8_t 表示是一个无符号的 8 字节长度，能够表示的最大值就是 255，但是由于需要兼容C语言，buf数组最后还是会加一个结束标识，所以最后能保存的最大值是 254个字节。
alloc：这个是表示当前申请了多大的内存，由于C语言保存数据都需要申请内存，所以这个字段就是用来表示申请多大的内存的，这个字段和 len 不一样相等。
flags：用来表示不同的 sds 头大小，具体含义就是以上面这个源码为例，这个源码的len最多只能保存 254 个字节，但是如果超过了这个范围那么这个 sds 的结构就没有办法存储下来了，这时候就需要别的 sds 类型（或者说需要一个能够存储更大内容的sds类型）这时候这个 flags 就用来表示当前是哪种 sds 的数据类型。
有 flags 字段的原因就是因为在 redis 中 sds 有很多类型（每种类型能够保存的内容长度也不一样），所以需要这个字段进行区分（好处就是可以不过多的浪费资源，能够使用相近的内容去保存数据，不需要浪费过多的资源）。
具体查看源码：
可以看到里面有各种 sds 类型，可以表示不同的长度。
所以这里可以把前三个字段都可以看成是 sds 的头信息用来描述这个字符串的，最后一个数组其实是用来保存数据的。
接下来以一个“name”进行举例：
这样就可以解决了上面C语言字符串中的一些问题了：
读取字符串长度：这里可以直接通过 len 字段读取长度非常快速。
二进制安全：由于sds维护了一个len的字段，这样在读取字符串的时候，只要从头开始读，读取len长度个字符就可以了，即使中间用’\0’也没有关系，因为统计了个数，说明这个结束标识其实是字符串内容，这样就可以保证二进制安全了。
动态扩容：
sds 是具有动态扩容的能力的，接下来举例说明一下：
一开始是"hi"这个sds：
如果这时候追加一个字符串",Amy"，就需要申请新的内存空间
这里有两个原则：
● 如果新的字符串小于 1M， 那么新内存空间的长度为追加后的字符串长度的两倍+1
● 如果新的字符串大于 1M，那么新内存空间的长度为追加后的字符串长度+1M + 1
这种方式叫做内存预分配。
这样做的原因是因为：其实申请内存空间这个操作非常消耗资源，如果频繁的申请空间会非常浪费资源，提前分配更多的空间可以减少申请内存的操作。
所以这里新申请的内存是 (2(hi) + 4(,amy)) * 2 + 1 = 13, 由于这个+1是用来为结束标识来申请的，所以实际 alloc 表示的就是 12。
总结sds的优点：
● 获取长度的时间复杂度为O(1)
● 二进制安全
● 动态扩容
● 减少内存分配次数