java面试题-7

1.redis的数据类型

我们都知道 Redis 提供了丰富的数据类型，常见的有五种：String（字符串），Hash（哈希），List（列表），Set（集合）、Zset（有序集合）。

随着 Redis 版本的更新，后面又支持了四种数据类型： BitMap（2.2 版新增）、HyperLogLog（2.8 版新增）、GEO（3.2 版新增）、Stream（5.0 版新增）

2.什么是redis

什么是 Redis?Redis 是一个使用 C 语言写成的，开源的高性能key-value非关系缓存数据库。它支持存储的value 类型相对更多,包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set --有序集合)和 hash（哈希类型）等。Redis的数据都基于缓存的，所以很快，每秒可以处理超过 10万次读写操作，是已知性能最快的Key-Value DB。

3.redis5种常用的数据类型

 

3、使用 Redis 有哪些好处？

(1) 速度快，因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复

杂度都很低

(2)支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash

(3) 支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行

(4) 丰富的特性：可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除

4、Redis 相比 Memcached 有哪些优势？

1、Memcached 所有的值均是简单的字符串， redis 作为其替代者， 支持更为丰富的数据类
2、Redis 的速度比 Memcached 快很3、Redis 可以持久化其数据
5、Memcache 与 Redis 的区别都有哪些？

1、存储方式 Memecache 把数据全部存在内存之中， 断电后会挂掉， 数据不能超过内存大小。 Redis有部份存在硬盘上， 这样能保证数据的持久性

2、数据支持类型 Memcache 对数据类型支持相对简单。 Redis 有复杂的数据类型。

3、使用底层模型不同 它们之间底层实现方式 以及与客户端之间通信的应用协议不一样。 Redis 直接自己构建了 VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话， 会浪费一定的时间去移动和请求。

6、Redis 是单进程单线程的？

答： Redis 是单进程单线程的， redis 利用队列技术将并发访问变为串行访问， 消除了传统数据库串行控制的开销。

7.Redis 的持久化机制是什么？各自的优缺点？

Redis 提供两种持久化机制 RDB（默认） 和 AOF 机制:

RDB：是Redis DataBase缩写快照

RDB是Redis默认的持久化方式。按照一定的时间将内存的数据以快照的形式保存到硬盘中，对应产生的数据文件为dump.rdb。通过配置文件中的save参数来定义快照的周期。

优点：

只有一个文件 dump.rdb，方便持久化。
容灾性好，一个文件可以保存到安全的磁盘。
性能最大化，fork 子进程来完成写操作，让主进程继续处理命令，所以是 IO 最大化。使用单 独子进程来进行持久化，主进程不会进行任何 IO 操作，保证了 redis 的高性能
相对于数据集大时，比 AOF 的启动效率更高。
缺点：

数据安全性低。RDB 是间隔一段时间进行持久化，如果持久化之间 redis 发生故障，会发生数 据丢失。所以这种方式更适合数据要求不严谨的时候)

AOF：持久化：

AOF持久化(即Append Only File持久化)，则是将Redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中，当重启Redis会重新将持久化的日志中文件恢复数据。当两种方式同时开启时，数据恢复Redis会优先选择AOF恢复

优点：

数据安全，aof 持久化可以配置 appendfsync 属性，有 always，每进行一次 命令操作就记录 到 aof 文件中一次。
通过 append 模式写文件，即使中途服务器宕机，可以通过 redis-check-aof 工具解决数据一 致性问题。
AOF 机制的 rewrite 模式。AOF 文件没被 rewrite 之前（文件过大时会对命令 进行合并重写），可以删除其中的某些命令（比如误操作的 flushall）)
缺点：

AOF 文件比 RDB 文件大，且恢复速度慢。
数据集大的时候，比 rdb 启动效率低。

俩种持久化的优缺点是什么？

• AOF文件比RDB更新频率高，优先使用AOF还原数据。
• AOF比RDB更安全也更大
• RDB性能比AOF好
• 如果两个都配了优先加载AOF

下面是AOF常用的配置项，以及默认值；前面介绍过的这里不再详细介绍。

1、 appendonly no：是否开启AOF

2、 appendfilename "appendonly.aof"：AOF文件名

3、 dir ./：RDB文件和AOF文件所在目录

4、 appendfsync everysec：fsync持久化策略

5、 no-appendfsync-on-rewrite no：AOF重写期间是否禁止fsync；如果开启该选项，可以减轻文件重写时CPU和硬盘的负载（尤其是硬盘），但是可能会丢失AOF重写期间的数据；需要在负载和安全性之间进行平衡

6、 auto-aof-rewrite-percentage 100：文件重写触发条件之一

7、 auto-aof-rewrite-min-size 64mb：文件重写触发提交之一

8、 aof-load-truncated yes：如果AOF文件结尾损坏，Redis启动时是否仍载入AOF文件

8.为什么 Redis 需要把所有数据放到内存中？

答：Redis 为了达到最快的读写速度将数据都读到内存中，并通过异步的方式将数据写入磁盘。所以redis 具有快速和数据持久化的特征。如果数据放在内存中， 磁盘 I/O 速度为严重影响 redis 的性能。在内存越来越便宜的今天， redis 将会越来越受欢迎。如果设置了最大使用的内存， 则数据已有记录数达到内存限值后不能继续插入新值。
9.Redis 过期键的删除策略？ 

1、 定时删除:在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器 timer). 让定时器在键的过期时间来临时， 立即执行对键的删除操作。

2、 惰性删除:放任键过期不管，但是每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是 否过期， 如果过期的话， 就删除该键;如果没有过期， 就返回该键。

3、 定期删除:每隔一段时间程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至 于要删除多少过期键， 以及要检查多少个数据库， 则由算法决定。

10.

Redis有哪些适合的场景？

会话缓存（Session Cache）

最常用的一种使用Redis的情景是会话缓存（sessioncache），用Redis缓存会话比其他存储（如Memcached）的优势在于：Redis提供持久化。当维护一个不是严格要求一致性的缓存时，如果用户的购物车信息全部丢失，大部分人都会不高兴的，现在，他们还会这样吗？

幸运的是，随着 Redis 这些年的改进，很容易找到怎么恰当的使用Redis来缓存会话的文档。甚至广为人知的商业平台Magento也提供Redis的插件。

全页缓存（FPC）

除基本的会话token之外，Redis还提供很简便的FPC平台。回到一致性问题，即使重启了Redis实例，因为有磁盘的持久化，用户也不会看到页面加载速度的下降，这是一个极大改进，类似PHP本地FPC。

再次以Magento为例，Magento提供一个插件来使用Redis作为全页缓存后端。

此外，对WordPress的用户来说，Pantheon有一个非常好的插件wp-Redis，这个插件能帮助你以最快速度加载你曾浏览过的页面。

队列

Reids在内存存储引擎领域的一大优点是提供list和set操作，这使得Redis能作为一个很好的消息队列平台来使用。Redis作为队列使用的操作，就类似于本地程序语言（如Python）对 list 的 push/pop 操作。

如果你快速的在Google中搜索“Redis queues”，你马上就能找到大量的开源项目，这些项目的目的就是利用Redis创建非常好的后端工具，以满足各种队列需求。例如，Celery有一个后台就是使用Redis作为broker，你可以从这里去查看。

排行榜/计数器

Redis在内存中对数字进行递增或递减的操作实现的非常好。集合（Set）和有序集合（SortedSet）也使得我们在执行这些操作的时候变的非常简单，Redis只是正好提供了这两种数据结构。

所以，我们要从排序集合中获取到排名最靠前的10个用户–我们称之为“user_scores”，我们只需要像下面一样执行即可：

当然，这是假定你是根据你用户的分数做递增的排序。如果你想返回用户及用户的分数，你需要这样执行：

ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES

Agora Games就是一个很好的例子，用Ruby实现的，它的排行榜就是使用Redis来存储数据的，你可以在这里看到。

发布/订阅

最后（但肯定不是最不重要的）是Redis的发布/订阅功能。发布/订阅的使用场景确实非常多。我已看见人们在社交网络连接中使用，还可作为基于发布/订阅的脚本触发器，甚至用Redis的发布/订阅功能来建立聊天系统！

 11.Redis的内存淘汰策略有哪些

Redis的内存淘汰策略是指在Redis的用于缓存的内存不足时，怎么处理需要新写入且需要申请额外空间的数据。

redis 内存数据集大小上升到一定大小的时候，就会施行数据淘汰策略（回收策略）

不淘汰：

• noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。查询请求可以继续进行，线上任务也不能持续进行，采用此策略可以保证数据不被丢失。

关于未设置过期时间的数据集，采用如下三种淘汰策略：

• allkeys-lfu：淘汰使用频率最低的数据

• allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的key。（这个是最常用的）

• allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，随机移除某个key。

设置过期时间的键空间选择性移除

• volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的key。  不推荐

• volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key。 不推荐

• volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的key优先移除。 不推荐

• volatile-lfu：淘汰使用频率最低的数据。

总结

Redis的内存淘汰策略的选取并不会影响过期的key的处理。内存淘汰策略用于处理内存不足时的需要申请额外空间的数据；过期策略用于处理过期的缓存数据。

12.Redis的内存用完了会发生什么？

如果达到设置的上限，Redis的写命令会返回错误信息（但是读命令还可以正常返回。）或者你可以配置内存淘汰机制，当Redis达到内存上限时会冲刷掉旧的内容。

13.为什么要理解Redis缓存问题？

在高并发的业务场景下，数据库大多数情况都是用户并发访问最薄弱的环节。所以，就需要使用redis做一个缓冲操作，让请求先访问到redis，而不是直接访问Mysql等数据库。这样可以大大缓解数据库的压力。

当缓存库出现时，必须要考虑如下问题：

• 缓存穿透
• 缓存穿击
• 缓存雪崩
• 缓存污染（或者满了）
• 缓存和数据库一致性

缓存穿透

• 问题来源

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求。由于缓存是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。

在流量大时，可能DB就挂掉了，要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用，这就是漏洞。

如发起为id为“-1”的数据或id为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。

• 解决方案

1. 接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截；
2. 从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时也可以将key-value对写为key-null，缓存有效时间可以设置短点，如30秒（设置太长会导致正常情况也没法使用）。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击
3. 布隆过滤器。bloomfilter就类似于一个hash set，用于快速判某个元素是否存在于集合中，其典型的应用场景就是快速判断一个key是否存在于某容器，不存在就直接返回。布隆过滤器的关键就在于hash算法和容器大小

缓存击穿

• 问题来源

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。和缓存雪崩不同的是，缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。

• 解决方案

1、设置热点数据永远不过期。

2、接口限流与熔断，降级。重要的接口一定要做好限流策略，防止用户恶意刷接口，同时要降级准备，当接口中的某些 服务 不可用时候，进行熔断，失败快速返回机制。

3、加互斥锁

 缓存雪崩

• 问题来源

缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至down机。

• 解决方案

1. 缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生

缓存预热

缓存预热就是系统上线后，将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。这样就可以避免在用户请求的时候，先查询数据库，然后再将数据缓存的问题！用户直接查询事先被预热的缓存数据！

解决方案

1. 直接写个缓存刷新页面，上线时手工操作一下；

2. 数据量不大，可以在项目启动的时候自动进行加载；

3. 定时刷新缓存；

缓存污染（或满了）

缓存污染问题说的是缓存中一些只会被访问一次或者几次的的数据，被访问完后，再也不会被访问到，但这部分数据依然留存在缓存中，消耗缓存空间。

缓存污染会随着数据的持续增加而逐渐显露，随着服务的不断运行，缓存中会存在大量的永远不会再次被访问的数据。缓存空间是有限的，如果缓存空间满了，再往缓存里写数据时就会有额外开销，影响Redis性能。这部分额外开销主要是指写的时候判断淘汰策略，根据淘汰策略去选择要淘汰的数据，然后进行删除操作。

缓存热点key

缓存中的一个Key(比如一个促销商品)，在某个时间点过期的时候，恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，这些请求发现缓存过期一般都会从后端DB加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把后端DB压垮。

解决方案

对缓存查询加锁，如果KEY不存在，就加锁，然后查DB入缓存，然后解锁；其他进程如果发现有锁就等待，然后等解锁后返回数据或者进入DB查询

数据库和缓存一致性

• 问题来源

使用redis做一个缓冲操作，让请求先访问到redis，而不是直接访问MySQL等数据库：

读取缓存步骤一般没有什么问题，但是一旦涉及到数据更新：数据库和缓存更新，就容易出现缓存(Redis)和数据库（MySQL）间的数据一致性问题。

不管是先写MySQL数据库，再删除Redis缓存；还是先删除缓存，再写库，都有可能出现数据不一致的情况。举一个例子：

1.如果删除了缓存Redis，还没有来得及写库MySQL，另一个线程就来读取，发现缓存为空，则去数据库中读取数据写入缓存，此时缓存中为脏数据。

2.如果先写了库，在删除缓存前，写库的线程宕机了，没有删除掉缓存，则也会出现数据不一致情况。

因为写和读是并发的，没法保证顺序,就会出现缓存和数据库的数据不一致的问题。

Cache Aside （先更新数据库，然后再删除缓存)

• 读的时候，先读缓存，缓存没有的话，就读数据库，然后取出数据后放入缓存，同时返回响应。
• 更新的时候，先更新数据库，然后再删除缓存。

其具体逻辑如下：

• 失效：应用程序先从cache取数据，没有得到，则从数据库中取数据，成功后，放到缓存中。
• 命中：应用程序从cache中取数据，取到后返回。
• 更新：先把数据存到数据库中，成功后，再让缓存失效。

聊聊Redis 事务机制
Redis通过MULTI、EXEC、WATCH等一组命令集合，来实现事务机制。事务支持一次执行多个命令，一个事务中所有命令都会被序列化。在事务执行过程，会按照顺序串行化执行队列中的命令，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

简言之，Redis事务就是顺序性、一次性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。

Redis执行事务的流程如下：

开始事务（MULTI）
命令入队
执行事务（EXEC）、撤销事务（DISCARD ）
 

Redis不会回滚事务的主要原因是:
①只有当发生语法错误(这个问题在命令队列时无法检测到)了，Redis命令才会执行失败, 或对keys赋予了一个类型错误的数据：这意味着这些都是程序性错误，这类错误在开发的过程中就能够发现并解决掉，几乎不会出现在生产环境。②由于不需要回滚，这使得Redis内部更加简单，而且运行速度更快。