文章目錄：

1.什么是Redis？

2.為什么要用 Redis / 為什么要用緩存？

3.Redis為什么這么快？

4.Redis都有哪些數(shù)據(jù)類(lèi)型？

5.什么是Redis持久化？Redis 的持久化有哪些實(shí)現(xiàn)方式？

6.什么是Redis事務(wù)？

7.談?wù)勀銓?duì)Redis集群方案——哨兵模式 的理解

8.Redis主從復(fù)制的原理是什么？

9.Redis如何實(shí)現(xiàn)分布式鎖？

10.Redis中的緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩是什么？

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1.什么是Redis？

Redis(Remote Dictionary Server) 是一個(gè)使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的，開(kāi)源的（BSD許可）高性能非關(guān)系型（NoSQL）的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

Redis 可以存儲(chǔ)鍵和五種不同類(lèi)型的值之間的映射。鍵的類(lèi)型只能為字符串，值支持五種數(shù)據(jù)類(lèi)型：字符串、列表、散列表、集合、有序集合。

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)不同的是 Redis 的數(shù)據(jù)是存在內(nèi)存中的，所以讀寫(xiě)速度非常快，因此 redis 被廣泛應(yīng)用于緩存方向，每秒可以處理超過(guò) 10萬(wàn)次讀寫(xiě)操作，是已知性能最快的Key-Value DB。另外，Redis 也經(jīng)常用來(lái)做分布式鎖。除此之外，Redis 支持事務(wù) 、持久化、LUA腳本、LRU驅(qū)動(dòng)事件、多種集群方案。

2.為什么要用 Redis / 為什么要用緩存？

主要從“高性能”和“高并發(fā)”這兩點(diǎn)來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題。

高性能

假如用戶(hù)第一次訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的某些數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程會(huì)比較慢，因?yàn)槭菑挠脖P(pán)上讀取的。再將該用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)存在緩存中，這樣下一次再訪(fǎng)問(wèn)這些數(shù)據(jù)的時(shí)候就可以直接從緩存中獲取了。操作緩存就是直接操作內(nèi)存，所以速度相當(dāng)快。如果數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)改變的之后，同步改變緩存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可！

高并發(fā)

直接操作緩存能夠承受的請(qǐng)求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的，所以我們可以考慮把數(shù)據(jù)庫(kù)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到緩存中去，這樣用戶(hù)的一部分請(qǐng)求會(huì)直接到緩存這里而不用經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.Redis為什么這么快？

完全基于內(nèi)存，絕大部分請(qǐng)求是純粹的內(nèi)存操作，非常快速。數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，類(lèi)似于 HashMap，HashMap 的優(yōu)勢(shì)就是查找和操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)；

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)據(jù)操作也簡(jiǎn)單，Redis 中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是專(zhuān)門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)的；

采用單線(xiàn)程，避免了不必要的上下文切換和競(jìng)爭(zhēng)，也不存在多進(jìn)程或者多線(xiàn)程導(dǎo)致的切換而消耗 CPU，不用去考慮各種鎖的問(wèn)題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒(méi)有因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)死鎖而導(dǎo)致的性能消耗；

使用 I/O 多路復(fù)用模型，非阻塞 IO；

4.Redis都有哪些數(shù)據(jù)類(lèi)型？

Redis主要有5種數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括String，List，Hash，Set，ZSet。

數(shù)據(jù)類(lèi)型可以存儲(chǔ)的值操作應(yīng)用場(chǎng)景

String	字符串、整數(shù)或者浮點(diǎn)數(shù)	對(duì)整個(gè)字符串或者字符串的其中一部分執(zhí)行操作對(duì)整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)執(zhí)行自增或者自減操作	做簡(jiǎn)單的鍵值對(duì)緩存
List	列表	從兩端壓入或者彈出元素對(duì)單個(gè)或者多個(gè)元素進(jìn)行修剪，只保留一個(gè)范圍內(nèi)的元素	存儲(chǔ)一些列表型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，類(lèi)似粉絲列表、文章的評(píng)論列表之類(lèi)的數(shù)據(jù)
Hash	包含鍵值對(duì)的無(wú)序散列表	添加、獲取、移除單個(gè)鍵值對(duì)獲取所有鍵值對(duì) 檢查某個(gè)鍵是否存在	結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，比如一個(gè)對(duì)象
Set	無(wú)序集合	添加、獲取、移除單個(gè)元素檢查一個(gè)元素是否存在于集合中 計(jì)算交集、并集、差集從集合里面隨機(jī)獲取元素	交集、并集、差集的操作，比如交集，可以把兩個(gè)人的粉絲列表整一個(gè)交集
ZSet	有序集合	添加、獲取、刪除元素根據(jù)分值范圍或者成員來(lái)獲取元素 計(jì)算一個(gè)鍵的排名	去重但可以排序，如獲取排名前幾名的用戶(hù)

• String應(yīng)用場(chǎng)景：

? 商品編號(hào)、訂單號(hào)采用incr命令生成；
? 是否喜歡的文章（點(diǎn)贊數(shù)incr）

• Hash應(yīng)用場(chǎng)景：

? 購(gòu)物車(chē)（新增商品hset、增加商品數(shù)量hincrby
? 商品總數(shù)hlen、全部選中hgetall）

• List應(yīng)用場(chǎng)景：

? 微信訂閱公眾號(hào)（訂閱lpush、查看訂閱號(hào)文章lrange）

• Set應(yīng)用場(chǎng)景：

? 抽獎(jiǎng)活動(dòng)（參與sadd、顯示參與人數(shù)scard、
? 隨機(jī)抽取srandmember、spop）
? 文章點(diǎn)贊（新增點(diǎn)贊sadd、取消點(diǎn)贊srem、
? 展現(xiàn)所有點(diǎn)贊用戶(hù)smember、點(diǎn)贊數(shù)統(tǒng)計(jì)scard）
? 社交平臺(tái)（兩個(gè)人的共同關(guān)注sinter、
? QQ可能認(rèn)識(shí)的人求差集sdiff）

• Zset應(yīng)用場(chǎng)景：

? 根據(jù)商品銷(xiāo)售對(duì)商品進(jìn)行排序（zadd、zincrby、zrange）
? 抖音熱搜排行榜

5.什么是Redis持久化？Redis 的持久化有哪些實(shí)現(xiàn)方式？

持久化就是把內(nèi)存的數(shù)據(jù)寫(xiě)到磁盤(pán)中去，防止服務(wù)宕機(jī)了內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失。

Redis 提供兩種持久化機(jī)制 RDB（默認(rèn)） 和 AOF 機(jī)制：

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RDB持久化：是Redis DataBase縮寫(xiě)，快照

**RDB是Redis默認(rèn)的持久化方式。在指定的時(shí)間間隔內(nèi)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)集快照寫(xiě)入磁盤(pán)， 也就是行話(huà)講的Snapshot快照，它恢復(fù)時(shí)是將快照文件直接讀到內(nèi)存里，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件為dump.rdb。**通過(guò)配置文件中的save參數(shù)來(lái)定義快照的周期。

如何觸發(fā)RDB快照；保持策略。

配置文件中默認(rèn)的快照配置，這三行save代碼的意思是：

在3600秒（一個(gè)小時(shí)）內(nèi)，如果有1個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生改變，則進(jìn)行持久化。

在30秒內(nèi)，如果有10個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生改變，則進(jìn)行持久化。（原先是 save 300 100），我為了后面測(cè)試RDB，這里進(jìn)行了修改。

在60秒內(nèi)，如果有10000個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生改變，則進(jìn)行持久化。

工作流程

redis根據(jù)配置嘗試去生成rdb快照文件

redis主進(jìn)程fork一個(gè)子進(jìn)程出來(lái)

子進(jìn)程嘗試將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)dump到臨時(shí)的rdb快照文件中

完成rdb快照文件的生成之后，覆蓋舊的快照文件

優(yōu)點(diǎn)

只有一個(gè)文件 dump.rdb，方便持久化，容災(zāi)性好。

性能最大化，fork 子進(jìn)程來(lái)完成寫(xiě)操作，讓主進(jìn)程繼續(xù)處理命令，保證了 redis 的高性能

數(shù)據(jù)集大時(shí)，比 AOF 的啟動(dòng)效率更高。

缺點(diǎn)

數(shù)據(jù)安全性低。RDB 是間隔一段時(shí)間進(jìn)行持久化，如果持久化之間 redis 發(fā)生故障，會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。

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AOF持久化：Append Only File縮寫(xiě)

將Redis執(zhí)行的每條寫(xiě)命令記錄到單獨(dú)的aof日志文件中，當(dāng)重啟Redis服務(wù)時(shí)，會(huì)從持久化的日志文件中恢復(fù)數(shù)據(jù)。

當(dāng)兩種方式同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)，Redis會(huì)優(yōu)先選擇AOF恢復(fù)。

配置

# 表示是否開(kāi)啟AOF持久化(默認(rèn)no,關(guān)閉)appendonly yes

工作流程

所有的寫(xiě)入命令會(huì)追加到AOF緩沖區(qū)中。

AOF緩沖區(qū)根據(jù)對(duì)應(yīng)的策略向硬盤(pán)做同步操作。

隨著AOF文件越來(lái)越大，需要定期對(duì)AOF文件進(jìn)行重寫(xiě)，達(dá)到壓縮的目的。

當(dāng)Redis服務(wù)器重啟時(shí)，可以加載AOF文件進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

優(yōu)點(diǎn)

數(shù)據(jù)安全，可以配置每進(jìn)行一次命令操作就記錄到 aof 文件中一次。

通過(guò) append 模式寫(xiě)文件，即使中途服務(wù)器宕機(jī)，可以通過(guò) redis-check-aof 工具解決數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。

缺點(diǎn)

AOF 文件比 RDB 文件大，且恢復(fù)速度慢。

數(shù)據(jù)集大時(shí)，比 rdb 啟動(dòng)效率低。

6.什么是Redis事務(wù)？

事務(wù)是邏輯上的一組操作，要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。Redis 事務(wù)不是嚴(yán)格意義上的事務(wù)，只是用于幫助用戶(hù)在一個(gè)步驟中執(zhí)行多個(gè)命令。單個(gè) Redis 命令的執(zhí)行是原子性的，但 Redis 沒(méi)有在事務(wù)上增加任何維持原子性的機(jī)制，所以 Redis 事務(wù)的執(zhí)行并不是原子性的。

Redis 事務(wù)可以理解為一個(gè)打包的批量執(zhí)行腳本，redis 事務(wù)不保證原子性，且沒(méi)有回滾，中間某條命令執(zhí)行失敗，前面已執(zhí)行的命令不回滾，后續(xù)的指令繼續(xù)執(zhí)行。

Redis 事務(wù)可以一次執(zhí)行多個(gè)命令， 并且?guī)в幸韵氯齻€(gè)重要的保證：

• 批量操作在發(fā)送 EXEC 命令前被放入隊(duì)列緩存。
• 收到 EXEC 命令后進(jìn)入事務(wù)執(zhí)行，事務(wù)中任意命令執(zhí)行失敗，前面已執(zhí)行的命令不回滾，后續(xù)的命令繼續(xù)執(zhí)行。
• 事務(wù)在執(zhí)行的過(guò)程中，不會(huì)被其他客戶(hù)端發(fā)送來(lái)的命令請(qǐng)求所打斷。

Redis事務(wù)的三個(gè)階段

事務(wù)開(kāi)始 MULTI

命令入隊(duì)

事務(wù)執(zhí)行 EXEC

Redis事務(wù)的相關(guān)命令：

命令描述

WATCH	WATCH 命令是一個(gè)樂(lè)觀(guān)鎖，可以為 Redis 事務(wù)提供 check-and-set （CAS）行為。可以監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)鍵，一旦其中有一個(gè)鍵被修改（或刪除），之后的事務(wù)就不會(huì)執(zhí)行，監(jiān)控一直持續(xù)到EXEC命令。
UNWATCH	UNWATCH命令可以取消watch對(duì)所有key的監(jiān)控。
MULTI	MULTI命令用于開(kāi)啟一個(gè)事務(wù)，它總是返回OK。MULTI執(zhí)行之后，客戶(hù)端可以繼續(xù)向服務(wù)器發(fā)送任意多條命令，這些命令不會(huì)立即被執(zhí)行，而是被放到一個(gè)隊(duì)列中，當(dāng)EXEC命令被調(diào)用時(shí)，所有隊(duì)列中的命令才會(huì)被執(zhí)行。
EXEC	EXEC：執(zhí)行所有事務(wù)塊內(nèi)的命令。返回事務(wù)塊內(nèi)所有命令的返回值，按命令執(zhí)行的先后順序排列。當(dāng)操作被打斷時(shí)，返回空值 nil 。
DISCARD	通過(guò)調(diào)用DISCARD，客戶(hù)端可以清空事務(wù)隊(duì)列，并放棄執(zhí)行事務(wù)， 并且客戶(hù)端會(huì)從事務(wù)狀態(tài)中退出。

7.談?wù)勀銓?duì)Redis集群方案——哨兵模式 的理解

哨兵的介紹

sentinel，中文名是哨兵。哨兵是 redis 集群機(jī)構(gòu)中非常重要的一個(gè)組件，主要有以下功能：

• 集群監(jiān)控：負(fù)責(zé)監(jiān)控 redis master 和 slave 進(jìn)程是否正常工作。
• 消息通知：如果某個(gè) redis 實(shí)例有故障，那么哨兵負(fù)責(zé)發(fā)送消息作為報(bào)警通知給管理員。
• 故障轉(zhuǎn)移：如果 master node 掛掉了，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到 slave node 上。
• 配置中心：如果故障轉(zhuǎn)移發(fā)生了，通知 client 客戶(hù)端新的 master 地址。

哨兵用于實(shí)現(xiàn) redis 集群的高可用，本身也是分布式的，作為一個(gè)哨兵集群去運(yùn)行，互相協(xié)同工作。

8.Redis主從復(fù)制的原理是什么？

從節(jié)點(diǎn)執(zhí)行 slaveof 命令

從節(jié)點(diǎn)只是保存了 slaveof 命令中主節(jié)點(diǎn)的信息，并沒(méi)有立即發(fā)起復(fù)制

從節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的定時(shí)任務(wù)發(fā)現(xiàn)有主節(jié)點(diǎn)的信息，開(kāi)始使用 socket 連接主節(jié)點(diǎn)

連接建立成功后，發(fā)送 ping 命令，希望得到 pong 命令響應(yīng)，否則會(huì)進(jìn)行重連

如果主節(jié)點(diǎn)設(shè)置了權(quán)限，那么就需要進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證；如果驗(yàn)證失敗，復(fù)制終止。

權(quán)限驗(yàn)證通過(guò)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，這是耗時(shí)最長(zhǎng)的操作，主節(jié)點(diǎn)將把所有的數(shù)據(jù)全部發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)主節(jié)點(diǎn)把當(dāng)前的數(shù)據(jù)同步給從節(jié)點(diǎn)后，便完成了復(fù)制的建立流程。接下來(lái)，主節(jié)點(diǎn)就會(huì)持續(xù)的把寫(xiě)命令發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，保證主從數(shù)據(jù)一致性。

9.Redis如何實(shí)現(xiàn)分布式鎖？

Redis為單進(jìn)程單線(xiàn)程模式，采用隊(duì)列模式將并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)變成串行訪(fǎng)問(wèn)，且多客戶(hù)端對(duì)Redis的連接并不存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，Redis中可以使用SETNX命令實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

SETNX 是『SET if Not eXists』(如果不存在，則 SET)的簡(jiǎn)寫(xiě)。

當(dāng)且僅當(dāng) key 不存在，將 key 的值設(shè)為 value。若給定的 key 已經(jīng)存在，則 SETNX 不做任何動(dòng)作

返回值：設(shè)置成功，返回 1 。設(shè)置失敗，返回 0 。

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使用SETNX完成同步鎖的流程及事項(xiàng)如下：

• 使用SETNX命令獲取鎖，若返回0（key已存在，鎖已存在）則獲取失敗，若返回1則獲取成功

• 為了防止獲取鎖后程序出現(xiàn)異常，導(dǎo)致其他線(xiàn)程/進(jìn)程調(diào)用SETNX命令總是返回0而進(jìn)入死鎖狀態(tài)，需要為該key設(shè)置一個(gè)合理的過(guò)期時(shí)間

• 釋放鎖，使用DEL命令將鎖數(shù)據(jù)刪除

10.Redis中的緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩是什么？

緩存穿透：

當(dāng)我們?cè)L問(wèn)某個(gè)key時(shí)，這個(gè)key對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)源并不存在，每次針對(duì)這個(gè)key的請(qǐng)求從緩存中都獲取不到，那么這些請(qǐng)求都會(huì)壓到數(shù)據(jù)源（DB），從而可能壓垮數(shù)據(jù)源。比如用一個(gè)不存在的用戶(hù)id獲取用戶(hù)信息，不論緩存還是數(shù)據(jù)庫(kù)都沒(méi)有，若黑客利用此漏洞進(jìn)行攻擊可能壓垮數(shù)據(jù)庫(kù)。

解決方案：

• 對(duì)空值緩存：如果一個(gè)查詢(xún)返回的數(shù)據(jù)為空（不管是數(shù)據(jù)是否不存在），我們?nèi)匀话堰@個(gè)空結(jié)果（null）進(jìn)行緩存，設(shè)置空結(jié)果的過(guò)期時(shí)間會(huì)很短，最長(zhǎng)不超過(guò)五分鐘。
• 設(shè)置可訪(fǎng)問(wèn)的名單（白名單）：使用bitmaps類(lèi)型定義一個(gè)可以訪(fǎng)問(wèn)的名單，名單id作為bitmaps的偏移量，每次訪(fǎng)問(wèn)和bitmap里面的id進(jìn)行比較，如果訪(fǎng)問(wèn)id不在bitmaps里面，進(jìn)行攔截，不允許訪(fǎng)問(wèn)。
• 采用布隆過(guò)濾器：將所有可能存在的數(shù)據(jù)哈希到一個(gè)足夠大的bitmaps中，一個(gè)一定不存在的數(shù)據(jù)會(huì)被 這個(gè)bitmaps攔截掉，從而避免了對(duì)底層存儲(chǔ)系統(tǒng)的查詢(xún)壓力。

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緩存擊穿：

key對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存在，但在redis中過(guò)期，此時(shí)若有大量并發(fā)請(qǐng)求過(guò)來(lái)，這些請(qǐng)求發(fā)現(xiàn)緩存過(guò)期一般都會(huì)從后端DB加載數(shù)據(jù)并回設(shè)到緩存，這個(gè)時(shí)候大并發(fā)的請(qǐng)求可能會(huì)瞬間把后端DB壓垮。

解決方案：

• 預(yù)先設(shè)置熱門(mén)數(shù)據(jù)：在redis高峰訪(fǎng)問(wèn)之前，把一些熱門(mén)數(shù)據(jù)提前存入到redis里面，加大這些熱門(mén)數(shù)據(jù)key的存活時(shí)長(zhǎng)，避免在高并發(fā)期間這些數(shù)據(jù)過(guò)期。
• 實(shí)時(shí)調(diào)整：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控哪些數(shù)據(jù)熱門(mén)，實(shí)時(shí)調(diào)整key的過(guò)期時(shí)長(zhǎng)。
• 使用鎖

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緩存雪崩：

當(dāng)我們?cè)L問(wèn)多個(gè)key對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)，這些key在redis中都過(guò)期（無(wú)法獲取）了，那么這些大量的高并發(fā)請(qǐng)求就會(huì)轉(zhuǎn)到后端DB中去查找訪(fǎng)問(wèn)，進(jìn)而造成了數(shù)據(jù)庫(kù)的崩潰現(xiàn)象。緩存雪崩與緩存擊穿的區(qū)別在于：緩存雪崩是針對(duì)很多key而言的緩存，而緩存擊穿則是針對(duì)某一個(gè)key。

解決方案：

• 構(gòu)建多級(jí)緩存架構(gòu)：nginx緩存 + redis緩存 +其他緩存（ehcache等）。
• 使用鎖或隊(duì)列：用加鎖或者隊(duì)列的方式保證不會(huì)有大量的線(xiàn)程對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)一次性進(jìn)行讀寫(xiě)，從而避免失效時(shí)大量的并發(fā)請(qǐng)求落到底層存儲(chǔ)系統(tǒng)上。不適用高并發(fā)情況。
• 設(shè)置過(guò)期標(biāo)志更新緩存：記錄緩存數(shù)據(jù)是否過(guò)期（設(shè)置提前量），如果過(guò)期會(huì)觸發(fā)通知另外的線(xiàn)程在后臺(tái)去更新實(shí)際key的緩存。
• 將緩存失效時(shí)間分散開(kāi)：比如我們可以在原有的失效時(shí)間基礎(chǔ)上增加一個(gè)隨機(jī)值，比如1-5分鐘隨機(jī)，這樣每一個(gè)緩存的過(guò)期時(shí)間的重復(fù)率就會(huì)降低，就很難引發(fā)集體失效的事件。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java面试——Redis系列总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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