10道不得不會(huì)的 Redis 面試題
以下是 Redis 面試題，相信大家都會(huì)有種既眼熟又陌生的感覺(jué)、看過(guò)可能在短暫的面試后又馬上忘記了。JavaPub在這里整理這些容易忘記的重點(diǎn)知識(shí)及解答，建議收藏，經(jīng)常溫習(xí)查閱。
評(píng)論區(qū)見(jiàn)
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1. Redis是什么？
2. 你在哪些場(chǎng)景使用redis
3. 為什么Redis是單線程的?
4. Redis持久化有幾種方式？
5. 什么是緩存穿透？怎么解決？
6. 什么是緩存雪崩?
7. Redis使用上如何做內(nèi)存優(yōu)化？
8. 你們r(jià)edis使用哪種部署方式？
9. redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖要注意什么？
1. Redis是什么？
一般問(wèn)這個(gè)問(wèn)題你最少要答出以下幾點(diǎn)，如果對(duì)基礎(chǔ)不了解，推薦閱讀《 rodert單排學(xué)習(xí)redis》
Redis 是一個(gè)基于內(nèi)存的 key-value 存儲(chǔ)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括字符串、list、set、zset（sorted set --有序集合）和hash，bitmap，GeoHash(坐標(biāo))，HyperLogLog，Streams（5.x版本以后）
2. 你在哪些場(chǎng)景使用redis
你有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，那就直接表演。如果沒(méi)有，選幾個(gè)下面的經(jīng)典場(chǎng)景
作為隊(duì)列使用，（因?yàn)槭腔趦?nèi)存、一般不會(huì)作為消費(fèi)隊(duì)列、作為循環(huán)隊(duì)列必要適用）； 模擬類(lèi)似于token這種需要設(shè)置過(guò)期時(shí)間的場(chǎng)景，登錄失效； 分布式緩存，避免大量請(qǐng)求底層關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，大大降低數(shù)據(jù)庫(kù)壓力； 分布式鎖； 基于 bitmap 實(shí)現(xiàn)布隆過(guò)濾器； 排行榜-基于zset（有序集合數(shù)據(jù)類(lèi)型）； 計(jì)數(shù)器-對(duì)于瀏覽量、播放量等并發(fā)較高，使用 redis incr 實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器功能； 分布式會(huì)話； 消息系統(tǒng)；
3. 為什么Redis是單線程的?
這個(gè)問(wèn)題給一個(gè)官方答案
因?yàn)镽edis是基于內(nèi)存的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機(jī)器內(nèi)存的大小或者網(wǎng)絡(luò)帶寬。既然單線程容易實(shí)現(xiàn)，而且CPU不會(huì)成為瓶頸，那就順理成章地采用單線程的方案了。
4. Redis持久化有幾種方式？
redis 提供了兩種持久化的方式，分別是快照方式（RDB Redis DataBase）和文件追加（AOF Append Only File）。
顯而易見(jiàn)，快照方式重啟恢復(fù)快、但是數(shù)據(jù)更容易丟失，文件追加數(shù)據(jù)更完整、重啟恢復(fù)慢。
混合持久化方式，Redis 4.0之后新增的方式，混合持久化是結(jié)合RDB和AOF的優(yōu)點(diǎn)，在寫(xiě)入的時(shí)候先把當(dāng)前的數(shù)據(jù)以RDB的形式寫(xiě)入到文件的開(kāi)頭，再將后續(xù)的操作以AOF的格式存入文件當(dāng)中，這樣既能保證重啟時(shí)的速度，又能降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
在恢復(fù)時(shí)，先恢復(fù)快照方式保存的文件，然后再恢復(fù)追加文件中的增量數(shù)據(jù)。
5. 什么是緩存穿透？怎么解決？
緩存穿透是指用戶(hù)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)在緩存中不存在即沒(méi)有命中，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中也不存在，導(dǎo)致用戶(hù)每次請(qǐng)求該數(shù)據(jù)都要去數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)一遍，然后返回空。
如果有惡意攻擊者不斷請(qǐng)求系統(tǒng)中不存在的數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間大量請(qǐng)求落在數(shù)據(jù)庫(kù)上，造成數(shù)據(jù)庫(kù)壓力過(guò)大，甚至擊垮數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。
這就叫做緩存穿透。
怎么解決？
對(duì)查詢(xún)結(jié)果為空的情況也進(jìn)行緩存，緩存時(shí)間設(shè)置短一點(diǎn)，或者該key對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)insert之后清理緩存。
對(duì)一定不存在的key進(jìn)行過(guò)濾。可以把所有的可能存在的key放到一個(gè)大的Bitmap中，查詢(xún)時(shí)通過(guò)該Bitmap過(guò)濾。(也就是布隆過(guò)濾器的原理：大白話講解布隆過(guò)濾器)
6. 什么是緩存雪崩?
緩存雪崩是指緩存中數(shù)據(jù)大批量到過(guò)期時(shí)間，而查詢(xún)數(shù)據(jù)量巨大，請(qǐng)求直接落到數(shù)據(jù)庫(kù)上，引起數(shù)據(jù)庫(kù)壓力過(guò)大甚至宕機(jī)。和緩存擊穿不同的是，緩存擊穿指并發(fā)查同一條數(shù)據(jù)，緩存雪崩是不同數(shù)據(jù)都過(guò)期了，很多數(shù)據(jù)都查不到從而查數(shù)據(jù)庫(kù)。
怎么解決？
常用的解決方案有：
均勻過(guò)期 加互斥鎖 緩存永不過(guò)期 雙層緩存策略
均勻過(guò)期：設(shè)置不同的過(guò)期時(shí)間，讓緩存失效的時(shí)間點(diǎn)盡量均勻。通常可以為有效期增加隨機(jī)值或者統(tǒng)一規(guī)劃有效期。
加互斥鎖：跟緩存擊穿解決思路一致，同一時(shí)間只讓一個(gè)線程構(gòu)建緩存，其他線程阻塞排隊(duì)。
緩存永不過(guò)期：跟緩存擊穿解決思路一致，緩存在物理上永遠(yuǎn)不過(guò)期，用一個(gè)異步的線程更新緩存。
雙層緩存策略：使用主備兩層緩存：
主緩存：有效期按照經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置，設(shè)置為主讀取的緩存，主緩存失效后從數(shù)據(jù)庫(kù)加載最新值。
備份緩存：有效期長(zhǎng)，獲取鎖失敗時(shí)讀取的緩存，主緩存更新時(shí)需要同步更新備份緩存。
7. Redis使用上如何做內(nèi)存優(yōu)化？
縮短鍵值的長(zhǎng)度
縮短值的長(zhǎng)度才是關(guān)鍵，如果值是一個(gè)大的業(yè)務(wù)對(duì)象，可以將對(duì)象序列化成二進(jìn)制數(shù)組； 首先應(yīng)該在業(yè)務(wù)上進(jìn)行精簡(jiǎn)，去掉不必要的屬性，避免存儲(chǔ)一些沒(méi)用的數(shù)據(jù)； 其次是序列化的工具選擇上，應(yīng)該選擇更高效的序列化工具來(lái)降低字節(jié)數(shù)組大小； 以JAVA為例，內(nèi)置的序列化方式無(wú)論從速度還是壓縮比都不盡如人意，這時(shí)可以選擇更高效的序列化工具，如: protostuff，kryo等
共享對(duì)象池
對(duì)象共享池指Redis內(nèi)部維護(hù)[0-9999]的整數(shù)對(duì)象池。創(chuàng)建大量的整數(shù)類(lèi)型redisObject存在內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，每個(gè)redisObject內(nèi)部結(jié)構(gòu)至少占16字節(jié)，甚至超過(guò)了整數(shù)自身空間消耗。所以Redis內(nèi)存維護(hù)一個(gè)[0-9999]的整數(shù)對(duì)象池，用于節(jié)約內(nèi)存。除了整數(shù)值對(duì)象，其他類(lèi)型如list,hash,set,zset內(nèi)部元素也可以使用整數(shù)對(duì)象池。因此開(kāi)發(fā)中在滿(mǎn)足需求的前提下，盡量使用整數(shù)對(duì)象以節(jié)省內(nèi)存。
字符串優(yōu)化
因?yàn)閞edis的惰性刪除機(jī)制，字符串縮減后的空間不釋放，作為預(yù)分配空間保留。盡量做新增不做更新。
編碼優(yōu)化
所謂編碼就是具體使用哪種底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。編碼不同將直接影響數(shù)據(jù)的內(nèi)存占用和讀寫(xiě)效率。
這個(gè)需要掌握redis底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。下圖作為參考：
控制key的數(shù)量
8. 你們r(jià)edis使用哪種部署方式？
redis部署分為單節(jié)點(diǎn)、主從部署（master-slave）、哨兵部署（Sentinel）、集群部署（cluster）。
單節(jié)點(diǎn)：也就是單機(jī)部署；
主從部署：分為一主一從或一主多從，主從之間同步分為全量或增量。量同步：master 節(jié)點(diǎn)通過(guò) BGSAVE 生成對(duì)應(yīng)的RDB文件，然后發(fā)送給slave節(jié)點(diǎn)，slave節(jié)點(diǎn)接收到寫(xiě)入命令后將master發(fā)送過(guò)來(lái)的文件加載并寫(xiě)入；增量同步：即在 master-slave 關(guān)系建立開(kāi)始，master每執(zhí)行一次數(shù)據(jù)變更的命令就會(huì)同步至slave節(jié)點(diǎn)。一般會(huì)將寫(xiě)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到master，讀請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到slave。提高了redis的性能。
哨兵部署：分別有哨兵集群與Redis的主從集群，哨兵作為操作系統(tǒng)中的一個(gè)監(jiān)控進(jìn)程，對(duì)應(yīng)監(jiān)控每一個(gè)Redis實(shí)例，如果master服務(wù)異常（ping pong其中節(jié)點(diǎn)沒(méi)有回復(fù)且超過(guò)了一定時(shí)間），就會(huì)多個(gè)哨兵之間進(jìn)行確認(rèn)，如果超過(guò)一半確認(rèn)服務(wù)異常，則對(duì)master服務(wù)進(jìn)行下線處理，并且選舉出當(dāng)前一個(gè)slave節(jié)點(diǎn)來(lái)轉(zhuǎn)換成master節(jié)點(diǎn)；如果slave節(jié)點(diǎn)服務(wù)異常，也是經(jīng)過(guò)多個(gè)哨兵確認(rèn)后，進(jìn)行下線處理。提高了redis集群高可用的特性，及橫向擴(kuò)展能力的增強(qiáng)。
集群部署：屬于“去中心化”的一種方式，多個(gè) master 節(jié)點(diǎn)保存整個(gè)集群中的全部數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)根據(jù) key 進(jìn)行 crc-16 校驗(yàn)算法進(jìn)行散列，將 key 散列成對(duì)應(yīng) 16383 個(gè) slot，而 Redis cluster 集群中每個(gè) master 節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)不同的slot范圍。每個(gè) master 節(jié)點(diǎn)下還可以配置多個(gè) slave 節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也可以在集群中再使用 sentinel 哨兵提升整個(gè)集群的高可用性。
9. redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖要注意什么？
加鎖過(guò)程要保證原子性； 保證誰(shuí)加的鎖只能被誰(shuí)解鎖，即Redis加鎖的value，解鎖時(shí)需要傳入相同的value才能成功，保證value唯一性； 設(shè)置鎖超時(shí)時(shí)間，防止加鎖方異常無(wú)法釋放鎖時(shí)其他客戶(hù)端無(wú)法獲取鎖，同時(shí)，超時(shí)時(shí)間要大于業(yè)務(wù)處理時(shí)間；
使用Redis命令 SET lock_key unique_value NX EX seconds 進(jìn)行加鎖，單命令操作，Redis是串行執(zhí)行命令，所以能保證只有一個(gè)能加鎖成功。
低谷蓄力
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