字符串底层结构

SDS (Simple Dynamic Strings) 是 Redis 中用于实现字符串类型的一种数据结构。SDS 的设计目标是提供高效、灵活的字符串操作，同时避免传统 C 字符串的一些缺点。 

struct sdshdr {
    int len;    // 已使用的长度
    int free;   // 未使用的长度
    char buf[]; // 字符数组
};

当 SDS（Simple Dynamic Strings）空间不足时，会进行内存扩展，以确保字符串操作可以顺利进行。SDS 采用了一些机制来高效地处理内存扩展，减少频繁的内存分配操作。

内存扩展机制

1. 预分配策略：

   • 当需要扩展 SDS 时，SDS 不仅仅分配所需的空间，还会额外分配一些空间，以减少未来的扩展次数。
   • 具体策略如下：
     • 如果 len 小于 1MB，则分配两倍于当前长度的空间。
     • 如果 len 大于等于 1MB，则分配当前长度加 1MB 的空间。

2. 空间扩展过程：

   • 当 SDS 检测到空间不足时，会根据预分配策略计算新的分配大小。
   • 分配新的内存，并将现有数据复制到新的内存区域中。
   • 更新 len 和 free 字段，并将新数据追加到 buf 中。

对数值类型的支持：

在 Redis 中，虽然没有专门的整数类型，但它通过 SDS（Simple Dynamic Strings）数据结构对整数存储进行了优化(整数编码)。这些优化主要体现在减少内存占用和提高操作效率上。

整数存储优化机制

整数内嵌编码：当一个字符串可以表示为整数时，Redis 会使用整数内嵌编码来存储。这样可以减少内存消耗，因为整数编码比字符串编码更紧凑。

整数操作优化：

Redis 提供了一些针对整数操作的原子性命令，例如 INCR、DECR、INCRBY 和 DECRBY。这些命令在内部会直接操作整数值，而不是将其转换成字符串进行操作。

数值操作命令

1. INCR：将键的值加1
2. DECR：将键的值减1
3. INCRBY：按给定的增量将键的值增加
4. DECRBY：按给定的减量将键的值减少
5. INCRBYFLOAT：按给定的浮点数增量将键的值增加

Redis常用数据结构和使用场景：