Redis高频面试题完整版_redis面试题

文章目录：

• Redis概述

  • 什么是Redis？

  • Redis的优缺点？

  • Redis为什么常常用做缓存？相比于guava有什么优势？

  • Redis和Memcached的区别与共同点？

  • Redis是单线程还是多线程？Redis为什么这么快？

  • Redis6.0之后为什么引入了多线程？

  • Redis的数据类型有哪些？

  • Redis的数据结构有哪些？

  • Redis的应用场景有哪些？

  • Redis是单线程的，如何提高CPU的利用率？

• 过期键的删除策略

  • 键的过期删除策略

  • Redis的内存淘汰机制是什么样的？

• Redis的持久化

  • 什么是Redis的持久化？

  • Redis常见的持久化机制有哪些？有什么有优缺点？

• Redis的事务

  • 什么是Redis的事务

  • Redis事务的相关命令

  • Redis事务执行的三个阶段

  • Redis事务的特性

  • Redis事务为什么不支持回滚？

• Redis的集群、主从、哨兵

  • Redis集群的实现方案有哪些？

  • Redis主从架构中数据丢失吗

  • 如何解决主从架构数据丢失问题？

  • Redis集群的主从复制过程是什么样的？

  • Redis是如何保证主从服务器一致处于连接状态以及命令是否丢失？

  • 因为网络原因在主从复制过程中停止复制会怎么样？

  • 了解Redis哈希槽吗？

  • Redi集群最大的节点个数是多少？为什么？

  • Redis集群是如何选择数据库的？

  • Redis高可用方案如何实现？

• Redis的分区

  • Redis的分区作用是什么？

  • Redis分区有哪些实现方案？

  • Redis分区的缺点？

• Redis的分布式问题

  • 什么是分布式锁？

  • 分布式锁具有哪些特性？

  • 分布式锁的实现方法？

  • Redis如何实现分布式锁？

  • Redis并发竞争key问题应该如何解决？

  • 什么是RedLock

• Redis的缓存问题

  • 说下什么是缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿，及它们的解决方案

  • 如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性？

• Redis其他高频面试题

  • 一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？

  • Redis如何实现大量数据插入？

  • 如何通过Redis实现异步队列？

  • 如何通过Redis实现延时队列？

  • Redis回收使用什么算法？

  • Redis 里面有1亿个 key，其中有 10 个 key 是包含 java，如何将它们全部找出来？

  • 生产环境中的Redis是如何部署的

Redis概述

什么是Redis？

Redis是一个高性能的非关系型的键值对数据库，使用C编写实现的。与传统的数据库不同的是Redis是存在内存中的，所以读写速度非常快，每秒可以处理超过10万次的读写操作，这也是Redis常常被用作缓存的原因。

Redis的优缺点？

优点：

• 读写性能好，读的速度可达110000次/s，写的速度可达81000次/s。

• 支持数据持久化，有AOF和RDB两中持久化方式

• 数据结构丰富，支持String、List、Set、Hash等结构

• 支持事务，Redis所有的操作都是原子性的，并且还支持几个操作合并后的原子性执行，原子性指操作要么成功执行，要么失败不执行，不会执行一部分。

• 支持主从复制，主机可以自动将数据同步到从机，进行读写分离。

缺点：

• 因为Redis是将数据存到内存中的，所以会受到内存大小的限制，不能用作海量数据的读写

• Redis不具备自动容错和恢复功能，主机或从机宕机会导致前端部分读写请求失败，需要重启机器或者手动切换前端的IP才能切换

Redis为什么常常用做缓存？相比于guava有什么优势？

缓存的定义是访问速度比一般随机存取存储器快的一种高速存储器，而因为Redis是基于内存提供了高性能的数据存取功能，其比较显著的优势就是非常地快。

缓存可以分为本地缓存或者分布式缓存，比较常用的guava缓存就是一种本地缓存，其主要特点是轻量并且快速，生命周期随着JVM的销毁而结束，缺点是在多实例的情况下，每个实例都要自己保存一份缓存，这样会导致缓存的一致性出现问题。

Redis则是分布式缓存，在多实例情况下，每个实例都共享一份缓存数据，缓存具备一致性。缺点是要保持Redis的高可用整体架构会比较复杂。

Redis和Memcached的区别与共同点？

相同点：

• 两者的读写性能都比较高

• 都是基于内存的数据库，通常被当作缓存使用

• 都有过期策略

• 都是基于C语言实现

不同点：

Redis是单线程还是多线程？Redis为什么这么快？

Redis6.0之前是单线程的，为什么Redis6.0之前采用单线程而不采用多线程呢？

简单来说，就是Redis官方认为没必要，单线程的Redis的瓶颈通常在CPU的IO，而在使用Redis时几乎不存在CPU成为瓶颈的情况。使用Redis主要的瓶颈在内存和网络，并且使用单线程也存在一些优点，比如系统的复杂度较低，可为维护性较高，避免了并发读写所带来的一系列问题。

Redis为什么这么快主要有以下几个原因：

• 运行在内存中

• 数据结构简单

• 使用多路IO复用技术

• 单线程实现，单线程避免了线程切换、锁等造成的性能开销。

Redis6.0之后为什么引入了多线程？

前面说了那么多Redis使用单线程的原因，但从Redis6.0后开始支持多线程了，简直打脸有点快。那么为什么较新的Redis版本又开始支持多线程了呢？

前面也说了Redis的瓶颈在内存和网络，Redis6.0引入多线程主要是为了解决网路IO读写这个瓶颈，执行命令还是单线程执行的，所以也不存在线程安全问题。

Redis6.0默认是否开启了多线程呢？

默认是没有开启的，如需开启，需要修改配置文件redis.conf：io-threads-do-reads  no，no改为yes

Redis的数据类型有哪些？

Redis的常见的数据类型有String、Hash、Set、List、ZSet。还有三种不那么常见的数据类型：Bitmap、HyperLogLog、Geospatial。

Bitmap：位图，是一个以位为单位的数组，数组中只能存储1或0，数组的下标在Bitmap中叫做偏移量。Bitmap实现统计功能，更省空间。面试中常问的布隆过滤器就有用到这种数据结构，布隆过滤器可以判断出哪些数据一定不在数据库中，所以常被用来解决Redis缓存穿透问题。

Hyperloglog：HyperLogLog 是一种用于统计基数的数据集合类型，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基数。HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常大时，计算基数所需的空间总是固定 的、并且是很小的。缺点是 HyperLogLog 的统计规则是基于概率完成的，所以它给出的统计结果是有一定误差的，标准误算率是 0.81%。常见的应用场景：统计网站的UV

Geospatial：主要用于存储地理位置信息，常用于定位附近的人，打车距离的计算等。

Redis的数据结构有哪些？

很多人都会把数据结构和数据类型混为一谈，包括很多面试官问的时候也没有刻意区分这两个。Redis的数据结构比较多，篇幅有限，这里只重点介绍面试常问的跳跃表。

Redis的数据结构有简单动态字符串、链表、字典、跳跃表、整数集合、压缩列表等。

简单动态字符串：大家都知道，Redis的底层是用C语言编写，但Redis并没有直接使用C语言传统的字符串表示，而是构建了一种名为简单动态字符串的抽象类型。

链表：链表提供了高效的节点重排能力，以及顺序性的节点访问方式，并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长度。链表是列表的底层实现之一。

字典：字典，又称为符号表（symbol table）、关联数组（associativearray）或映射（map），是一种用于保存键值对（key-value pair）的抽象数据结构。字典在Redis中的应用相当广泛，比如Redis的数据库就是使用字典来作为底层实现的，对数据库的增、删、查、改操作也是构建在对字典的操作之上的。

整数集合： 整数集合（intset）是集合键的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

压缩列表（ziplist）：压缩列表是Redis为了节约内存而开发的，是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型（sequential）数据结构。

对象：可能看到这里，很多人在想Redis的数据结构和数据类型的区别，其实上面介绍的是Redis的底层数据结构，但Redis并没有直接使用这些数据结构来实现键值对数据库，而是基于这些数据结构创建了一个对象系统，这个系统包含字符串对象、列表对象、哈希对象、集合对象和有序集合对象这五种类型的对象，每种对象都用到了至少一种我们前面所介绍的数据结构，是不是这就和前面对上了。

看到这里很多人会好奇，为什么不直接使用这些底层数据结构，而是要创建对象系统。对象系统主要有以下优点：

• 通过这五种不同类型的对象，Redis可以在执行命令之前，根据对象的类型来判断一个对象是否可以执行给定的命令。

• 我们可以针对不同的使用场景，为对象设置多种不同的数据结构实现，从而优化对象在不同场景下的使用效率。

• 实现了基于引用计数技术的内存回收机制，当程序不再使用某个对象的时候，这个对象所占用的内存就会被自动释放，了解Java虚拟机的垃圾回收机制看到这里是不是很熟悉。

• edis还通过引用计数技术实现了对象共享机制，这一机制可以在适当的条件下，通过让多个数据库键共享同一个对象来节约内存。

对象这部分占了比较大的篇幅，其实面试中问的也不多，但为了更方便理解，介绍地多些。顺便看下这些底层数据结构和对象系统的对应关系。

 

最后介绍下面试中常问的跳跃表。

跳跃表（skiplist）：跳跃表（skiplist）是一种有序数据结构，它通过在每个节点中维持多个指向其他节点的指针，从而达到快速访问节点的目的。跳跃表支持平均O（logN）、最坏O（N）复杂度的节点查找，还可以通过顺序性操作来批量处理节点。跳跃表作是序集合键的底层实现之一。

和链表、字典等数据结构被广泛地应用在Redis内部不同，Redis只在两个地方用到了跳跃表，一个是实现有序集合键，另一个是在集群节点中用作内部数据结构，除此之外，跳跃表在Redis里面没有其他用途。

跳跃表本质上采用的是一种空间换时间的策略，是一种可以可以进行二分查找的有序链表，跳表在原有的有序链表上增加了多级索引，通过索引来实现快速查询。跳表不仅能提高搜索性能，同时也可以提高插入和删除操作的性能。

这是一个原始的有序列表，时间复杂度为O(n)。

为了提高查找效率，可以对链表建立一级索引，如下图，在之前找到11这个元素需要遍历6个节点，现在需要5个。链表越长，效率提升越明显。

 

为了继续提高查找效率可以继续增加索引

 

对于理想的跳表&#x