Redis面试套路拆解(二)—数据结构String篇

前言：目前Redis相关的知识内容已经成为后端面试的考核常客了，掌握并理解Redis可以为你的面试大大加分哦，另外想要在面试中脱颖而出，靠死记硬背标准答案是不可取的。在本系列中，小黑板将会以面试为导向，串联起Redis的相关知识，帮助大家在面试中牢牢抓住面试官的小心心~

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前情提要：在上篇文章中，我们讨论了在面试中的Redis热身问题(没看过请点击这里 Redis面试套路拆解(一)，并且在文章末尾提到了Redis数据结构的相关问题，那么我们就一起来看看面试官会从哪些角度提问，我们又该如何作答比较好呢？

话不多说，我们直接进入正题！我们循序渐进地模拟一下真实的面试场景，读者朋友们也可以尝试作答，看看面对面试官的“拷问”，你会给出怎样的回答。

Q：你前面提到了Redis提供了比较丰富的数据结构嘛，那你知道哪些数据结构呢？

分析：其实Redis的基础数据结构(string、hash、list、set、 zset)大家肯定都会比较熟悉，但是如果仅仅只是回答这五种基础的数据结构，而不了解高级数据结构的话，那么在面试官这里评价肯定就很一般了。

所以我们还需要加上几种高级数据结构，需要注意的是，你提到的东西一定要很了解才行，底层实现和原理都要掌握，并且能够有条理的讲清楚讲明白，只有这样才能让面试官觉得眼前一亮~

A：Redis提供了非常丰富的数据类型，其中包括五种基础的数据类型：string、hash、list、set、 zset，除此以外还提供了一些高级数据结构，比如：位图(bitmap)、HyperLogLog和布隆过滤器(BloomFilter)等

分析：上面提到的点其实也会成为后续面试官深入的切入点，在面试中面试官比较喜欢考察的数据结构主要是string、zset、bitmap、hyperloglog以及布隆过滤器，这几个是高频考点，掌握好这些数据结构，会成为面试中的加分项，所以小黑板在Redis数据结构篇也主要是围绕这些高频考点来做深入的，希望能帮到大家~

Q：那你详细讲讲String类型吧？

分析：面试过程中，面试官基本上给的问题都不会特别具体，不会指明让你具体回答哪一点，这就需要我们自己去拓展，面试官也想看一看你对这个知识点究竟了解到什么程度，这是一个很好的展示机会，只要掌握好了就可以从容应对。

涉及到String类型的问题，需要讲清楚的点主要有几个方面：

第一点是String类型的底层数据结构
第二点是String类型的存储方式
第三点是String类型的扩容方式

A：首先是String类型的底层数据结构，redis中的String类型，实际上底层数据结构是SDS，也就是简单动态字符串(Simple Dynamic String)，它是一个带有长度信息的字节数组

struct SDS<T>{
 T capacity;    //数组容量，分配的容量
 T len;         //数组长度，实际的容量
 byte flags;   //标志位
 byte[] content; //数组内容
}

其次是String类型的存储方式，String有两种存储方式：embstr和raw

当字符串长度比较短的时候使用embstr，长度超过44字节时使用raw方式存储

注：之前没有学过这方面内容的小伙伴可能就会问了，什么是embstr，什么又是raw呢？有什么区别呢？为什么是44个字节呢？这其实也可能是面试官会深入的问题，在面试中讲到你可以拓展的问题时，可以主动询问面试官是否需要深入讲一下，是不错的加分项哟 ~

分析：embstr和raw实际上就是两种不同的内存分配方式，不过在了解这个知识之前，我们还需要知道一些预备知识：Redis对象头

所谓的Redis对象头其实和Java对象头很像，都是用来存储对象信息的，所有的Redis对象都有对象头，对象头的数据结构如下：

struct RedisObject{
  int4 type;    //类型，4bits
  int4 encoding;  //存储形式，4bits
  int24 lru;   //lru信息，24bits
  int32 refcount;  //引用计数，4bytes
  void *ptr;  //指针，8bytes
}

所以一个RedisObject对象头需要16字节的存储空间

embstr和raw的主要区别就是embstr的内存分配是连续的，而raw则不是连续的

那为什么以44个字节来做分界线呢？我们可以计算一下，一个SDS的长度最小是当泛型T也为byte类型时，且byte数组为空时，一共是capacity(1字节)，len(1字节)，flag(1字节)，即一共3字节，而对象头需要16字节，所以一个字符串至少需要19个字节的内存空间

而内存分配器分配内存都是以2的幂次方进行分配，如2/4/8/16/32/64字节，所以内存分配器会为字符串至少分配32字节(16<19<32)，此时会以embstr方式存储；当字符串总体超过了64字节，redis就认为它是一个大字符串，使用raw方式存储

当字符串对象的大小为64字节时，实际的字符最大长度为64-19-1=44字节，最后的那个1字节，是因为字符串以NULL结尾，占用一个字节(之所以使用NULL结尾是为了方便使用glibc的字符串处理函数)

所以当字符串实际长度小于44字节时，使用embstr存储；大于44个字节时使用raw方式存储

最后是String的扩容策略，当SDS的冗余空间不足以存放字符串时就需要扩容。扩容策略是当字符串长度小于1MB，扩容采取加倍策略，即加倍现有的空间；当字符串长度超过1MB时，每次扩容只会多分配1MB的空间

注：Redis规定了字符串的最大长度为512MB

以上内容就是关于String类型在面试中需要特别注意的点，小黑板希望这篇文章能够帮助大家整理好思路，查缺补漏，可以从容不迫的面对面试~

后续小黑板会继续更新数据结构系列，帮助大家拆解面试套路哦~

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