文章目錄

• • Redis數(shù)據(jù)類型
  • Redis基本數(shù)據(jù)類型的使用和使用場(chǎng)景
  • String
  • hash
  • list
  • set
  • zset
  • 標(biāo)題為什么使用Redis？
  • 標(biāo)題為什么Redis的性能高？
  • 標(biāo)題Redis為什么使用單線程？
  • Redis過期策略
  • Redis淘汰策略
  • Redis緩存穿透
  • Redis緩存擊穿
  • Redis緩存雪崩
  • Redis分布式鎖
  • 單Redis實(shí)例實(shí)現(xiàn)分布式鎖
  • 多Redis實(shí)例實(shí)現(xiàn)分布式鎖

?作者簡(jiǎn)介：我是18shou，一名即將秋招的java實(shí)習(xí)生

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Redis數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)類型 ：最大存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量
key：512M
string：512M
hash：2^32-1
list：2^32-1
set：2^32-1
sorted setbitmap：512M
hyperloglog：12K

Redis基本數(shù)據(jù)類型的使用和使用場(chǎng)景

String

String:set（添加鍵值對(duì)）,get（獲取鍵值對(duì)）,decr（自減1）,incr（自增1）,mget(同時(shí)獲取一個(gè)或多個(gè)value)
適合用于高頻訪問的信息，比如書一個(gè)大V的粉絲數(shù)量，微博數(shù)量等等，可以用Redis的String來存放。如博客訪問次數(shù)、網(wǎng)站訪問量。

hash

hash: hget,hset,hgetall 可以應(yīng)用在電商網(wǎng)站購物車的設(shè)計(jì)，用戶就是一個(gè)key，商品是一個(gè)field，數(shù)量為value。

list

list:
lpush（從左邊插入一個(gè)或多個(gè)值）,rpush(從右邊插入一個(gè)或多個(gè)值),rpop(從右邊吐出一個(gè)值),lrange(key,start,stop)(按照索引下標(biāo)獲得元素從左到右)
可以運(yùn)用在微信朋友圈點(diǎn)贊，比如說要求按照點(diǎn)贊的順序來顯示好友信息，如果取消點(diǎn)贊，就移除點(diǎn)贊列表。微博中我的關(guān)注列表

set

set: sadd（添加一個(gè)或多個(gè)值）, spop (隨機(jī)從集合中吐出一個(gè)值),
smembers（取出對(duì)應(yīng)鍵所有值）,sunion(sunion:sunion key1 key2 取key1和key2的并集)
假如一個(gè)公司里面有很多的員工，在內(nèi)部的OA系統(tǒng)中就具有700多個(gè)角色，3000多個(gè)業(yè)務(wù)操作，20000多種數(shù)據(jù)，那么如何快速進(jìn)行業(yè)務(wù)操作的相關(guān)校驗(yàn)?zāi)?
Redis的set是string類型的無序集合，和list不同的是，set中不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的成員，集合最大的好處就是可以進(jìn)行交集或差集的操作。
?使用場(chǎng)景：共同好友、二度好友，記錄訪問網(wǎng)站的獨(dú)立IP等 ?常用命令：sadd、spop、smembers、sunion等。

zset

zset (有序集合)
Redis中的zset和set一樣，都是string類型的集合，也不允許有重復(fù)的成員，但不同的是zset的每個(gè)元素都會(huì)有一個(gè)double類型的分?jǐn)?shù)(score)與之關(guān)聯(lián)，而Redis也是通過這個(gè)分?jǐn)?shù)來為這個(gè)集合排序的。

應(yīng)用場(chǎng)景：在線游戲的積分排行榜、熱點(diǎn)新聞排行榜等 常用命令：zadd、zrange、zrem、zcard等。

標(biāo)題為什么使用Redis？

因?yàn)槭腔趦?nèi)存，可持久化的Key-Value數(shù)據(jù)庫，具有速度快，可持久化，豐富數(shù)據(jù)類型，支持?jǐn)?shù)據(jù)備份的功能。

標(biāo)題為什么Redis的性能高？

(1)Redis的數(shù)據(jù)是完全存放在內(nèi)存中的，類似hashmap優(yōu)勢(shì)是查找和操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)
(2)Redis采用了單線程，避免了不必要的上下文切換和競(jìng)爭(zhēng)條件以及多線程導(dǎo)致的相關(guān)鎖的問題。
(3)采用多路I/O復(fù)用模型，非阻塞IO，空閑時(shí)把當(dāng)前線程阻塞，當(dāng)有IO流事件時(shí)，就從阻塞狀態(tài)喚醒，然后程序會(huì)輪詢一邊所有的流，并一次順序處理事件的流，避免了大量的無用操作。

標(biāo)題Redis為什么使用單線程？

（1）使用Redis時(shí)幾乎不存在CPU瓶頸，主要受限于網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)存，比如說Linux下Redis可以pipelining每秒處理100萬個(gè)請(qǐng)求。
（2）使用單線程可維護(hù)性高，多線程雖然優(yōu)秀但是帶來的程序執(zhí)行順序不確定，并發(fā)讀寫一系列問題，增加系統(tǒng)復(fù)雜度，同時(shí)線程切換，造成的性能消耗。
（3）Redis采用的時(shí)I/O復(fù)用模型，處理性能高，沒必要用多線程，并且單線程Redis內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低。

Redis過期策略

Redis會(huì)把設(shè)置了過期時(shí)間的key放入一個(gè)獨(dú)立的字典里，在key過期時(shí)并不會(huì)立刻刪除它。Redis會(huì)通過如下兩種策略，來刪除過期的key:

惰性刪除 客戶端訪問某個(gè)key時(shí),Redis會(huì)檢查該key是否過期，若過期則刪除。

定期掃描 Redis默認(rèn)每秒執(zhí)行10次過期掃描（配置hz選項(xiàng))，掃描策略如下:
1.從過期字典中隨機(jī)選擇20個(gè)key;
2.刪除這20個(gè)key中已過期的key;
3.如果過期的key的比例超過25%，則重復(fù)步驟1;

Redis淘汰策略

當(dāng)Redis占用內(nèi)存超出最大限制(maxmemory)時(shí)，
可采用如下策略(maxmemory-policy),讓Redis淘汰一些數(shù)據(jù)，以騰出空間繼續(xù)提供讀寫服務(wù):

.noeviction:對(duì)可能導(dǎo)致增大內(nèi)存的命令返回錯(cuò)誤（大多數(shù)寫命令，DEL除外); · volatile-ttl:在設(shè)置了過期時(shí)間的key中，選擇剩余壽命（TTI)最短的key，將其淘汰; .volatile-lru:(在設(shè)置了過期時(shí)間的key中，選擇最少使用的key (LRU)，將其淘汰; . volatile-random:在設(shè)置了過期時(shí)間的key中，隨機(jī)選擇一些key，將其淘汰; . allkeys-lru:在所有的key中，選擇最少使用的key (LRU)，將其淘汰; .allkeys-random:在所有的key中，隨機(jī)選擇一些key，將其淘汰;

Redis緩存穿透

場(chǎng)景 查詢根本不存在的數(shù)據(jù)，使得請(qǐng)求直達(dá)存儲(chǔ)層，導(dǎo)致其負(fù)載過大，甚至宕機(jī)。 ·解決方案 1．緩存空對(duì)象
存儲(chǔ)層未命中后，仍然將空值存入緩存層。再次訪問該數(shù)據(jù)時(shí)，緩存層會(huì)直接返回空值。2．布隆過濾器
將所有存在的key提前存入布隆過濾器，在訪問緩存層之前，先通過過濾器攔截，若請(qǐng)求的是不存在的key，則直接返回空值。

Redis緩存擊穿

場(chǎng)景 一份熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，它的訪問量非常大。在其緩存失效瞬間，大量請(qǐng)求直達(dá)存儲(chǔ)層，導(dǎo)致服務(wù)崩潰。·解決方案 1．加互斥鎖
對(duì)數(shù)據(jù)的訪問加互斥鎖，當(dāng)一個(gè)線程訪問該數(shù)據(jù)時(shí)，其他線程只能等待。
這個(gè)線程訪問過后，緩存中的數(shù)據(jù)將被重建，屆時(shí)其他線程就可以直接從緩存取值。2．永不過期
不設(shè)置過期時(shí)間，所以不會(huì)出現(xiàn)上述問題，這是“物理”上的不過期。為每個(gè)value設(shè)置邏輯過期時(shí)間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該值邏輯
過期時(shí)，使用單獨(dú)的線程重建緩存。

Redis緩存雪崩

場(chǎng)景 由于某些原因，緩存層不能提供服務(wù)，導(dǎo)致所有的請(qǐng)求直達(dá)存儲(chǔ)層，造成存儲(chǔ)層宕機(jī)。·解決方案
1.避免同時(shí)過期 設(shè)置過期時(shí)間時(shí)，附加一個(gè)隨機(jī)數(shù)，避免大量的key同時(shí)過期。2．構(gòu)建高可用的Redis緩存 部署多個(gè)Redis實(shí)例，個(gè)別節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，依然可以保持服務(wù)的整體可用。3．構(gòu)建多級(jí)緩存
增加本地緩存，在存儲(chǔ)層前面多加一級(jí)屏障，降低請(qǐng)求直達(dá)存儲(chǔ)層的幾率。4．啟用限流和降級(jí)措施
對(duì)存儲(chǔ)層增加限流措施，當(dāng)請(qǐng)求超出限制時(shí)，對(duì)其提供降級(jí)服務(wù)。

Redis分布式鎖

場(chǎng)景
修改時(shí)，經(jīng)常需要先將數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存，在內(nèi)存中修改后再存回去。在分布式應(yīng)用中，可能多個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行上述操作，而讀取和修改非原子操作，所以會(huì)產(chǎn)生沖突。增加分布式鎖，可以解決此類問題基本原理
同步鎖:在多個(gè)線程都能訪問到的地方，做一個(gè)標(biāo)記，標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。分布式鎖:在多個(gè)進(jìn)程都能訪問到的地方，做一個(gè)標(biāo)記，標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。實(shí)現(xiàn)方式
1．基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式鎖;2．基于Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖;3．基于zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖;

Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的原則

1．安全屬性:獨(dú)享。在任一時(shí)刻，只有一個(gè)客戶端持有鎖。
2．活性A:無死鎖。即便持有鎖的客戶端崩潰或者網(wǎng)絡(luò)被分裂，鎖仍然可以被獲取。3．活性B:容錯(cuò)。只要大部分Redis節(jié)點(diǎn)都活著，客戶端就可以獲取和釋放鎖。

單Redis實(shí)例實(shí)現(xiàn)分布式鎖

1.獲取鎖使用命令: SET resource_name my_random_value NX PX 3000o
NX:僅在key不存在時(shí)才執(zhí)行成功。
PX:設(shè)置鎖的自動(dòng)過期時(shí)間。
2．通過Lua腳本釋放鎖: 可以避免刪除別的客戶端獲取成功的鎖:
if redis.call ( "get"，KEYS[1])==ARGV [1] then return redis.call ( "del",KEYS [1]) else return 0 end
A加鎖->A阻塞->因超時(shí)釋放鎖 ->B加鎖->A恢復(fù)->釋放鎖

多Redis實(shí)例實(shí)現(xiàn)分布式鎖

Redlock算法，該算法有現(xiàn)成的實(shí)現(xiàn)，其Java版本的厙為Redisson。
1．獲取當(dāng)前Unix時(shí)間，以毫秒為單位。
2．依次嘗試從N個(gè)實(shí)例，使用相同的key和隨機(jī)值獲取鎖，并設(shè)置響應(yīng)超時(shí)時(shí)間。如果服務(wù)器沒有在
規(guī)定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，客戶端應(yīng)該盡快嘗試另外一個(gè)Redis實(shí)例。
3．客戶端使用當(dāng)前時(shí)間減去開始獲取鎖的時(shí)間，得到獲取鎖使用的時(shí)間。當(dāng)且僅當(dāng)大多數(shù)的Redis節(jié)
點(diǎn)都取到鎖，并且使用的時(shí)間小于鎖失效時(shí)間時(shí)，鎖才算取得成功。
4．如果取到了鎖,key的真正有效時(shí)間等于有效時(shí)間減去獲取鎖使用的時(shí)間。5．如果獲取鎖失敗，客戶端應(yīng)該在所有的Redis實(shí)例上進(jìn)行解鎖。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的牛客面试系列之Redis的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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