【Java面试】Redis

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【Java面试】Redis

文章目录

• • 一、概述
  • • 1、什么是Redis？
    • 2、Redis有哪些优缺点？
    • 3、为什么要用 Redis缓存？
    • 4、为什么要用 Redis 而不用 map/guava 做缓存？
    • 5、Redis为什么这么快？
  • 二、数据类型
  • • 1、Redis有哪些数据类型
    • 2、Redis的应用场景
  • 三、持久化
  • • 1、什么是Redis持久化？
    • 2、Redis 的持久化机制是什么？各自的优缺点？
    • 3、如何选择合适的持久化方式？
    • 4、Redis持久化数据和缓存怎么做扩容？
  • 四、删除策略
  • • 1、Redis的过期策略
    • 2、Redis的内存淘汰策略 （重点）
    • 3、Redis key的过期时间和永久有效分别怎么设置？
  • 五、内存相关
  • • 1、MySQL里有2000w数据，redis中只存20w的数据，如何保证redis中的数据都是热点数据？
    • 2、Redis主要消耗什么物理资源？
    • 3、Redis的内存用完了会发生什么？
    • 4、Redis如何做内存优化？
  • 六、线程模型
  • • 1、Redis线程模型
  • 七、事务
  • • 1、什么是事务？
    • 2、Redis事务的概念
    • 3、Redis事务的三个阶段
    • 4、Redis事务相关命令
    • 5、事务管理（ACID）概述
    • 6、Redis事务支持隔离性吗？
    • 7、Redis事务保证原子性吗，支持回滚吗？
    • 8、Redis事务其他实现
  • 八、集群方案
  • • 1、哨兵模式
    • 2、官方Redis Cluster 方案(服务端路由查询)
    • 3、基于客户端分配
    • 4、基于代理服务器分片
    • 5、Redis 主从架构
    • 6、Redis集群的主从复制模型是怎样的？
    • 7、生产环境中的 redis 是怎么部署的？
    • 8、说说Redis哈希槽的概念？
    • 9、Redis集群会有写操作丢失吗？为什么？
    • 10、Redis集群之间是如何复制的？
    • 11、Redis集群最大节点个数是多少？
    • 12、Redis集群如何选择数据库？
  • 九、分区
  • • 1、Redis是单线程的，如何提高多核CPU的利用率？
    • 2、为什么要做Redis分区？
    • 3、你知道有哪些Redis分区实现方案？
    • 4、Redis分区有什么缺点？
  • 十、分布式问题
  • • 1、Redis实现分布式锁
    • 2、如何解决 Redis 的并发竞争 Key 问题？
    • 3、分布式Redis是前期做还是后期规模上来了再做好？为什么？
    • 4、什么是 RedLock？
  • 十一、缓存异常
  • • 1、缓存雪崩
    • 2、缓存穿透
    • 3、缓存击穿
    • 4、缓存预热
    • 5、缓存降级
    • 6、热点数据和冷数据
    • 7、缓存热点key
  • 十二、常用工具
  • • 1、Redis支持的Java客户端都有哪些？官方推荐用哪个？
    • 2、Redis和Redisson有什么关系？
    • 3、Jedis与Redisson对比有什么优缺点？
  • 十三、其他问题
  • • 1、Redis与Memcached的区别
    • 2、如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性？
    • 3、Redis常见性能问题和解决方案？
    • 4、Redis官方为什么不提供Windows版本？
    • 5、一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？
    • 6、Redis如何做大量数据插入？
    • 7、假如Redis里面有1亿个key，其中有10w个key是以某个固定的已知的前缀开头的，如何将它们全部找出来？
    • 8、使用Redis做过异步队列吗，是如何实现的？
    • 9、Redis如何实现延时队列？
    • 10、Redis回收进程如何工作的？
    • 11、Redis回收使用的是什么算法？

一、概述

1、什么是Redis？

Redis(Remote Dictionary Server) 是一个使用 C 语言编写的，开源的（BSD许可）高性能非关系型（NoSQL）的键值对数据库。

Redis 可以存储键和五种不同类型的值之间的映射。键的类型只能为字符串，值支持五种数据类型：字符串、列表、集合、散列表、有序集合。

与传统数据库不同的是 Redis 的数据是存在内存中的，所以读写速度非常快，因此 redis 被广泛应用于缓存方向，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。另外，Redis 也经常用来做分布式锁。除此之外，Redis 支持事务 、持久化、LUA脚本、LRU驱动事件、多种集群方案。

2、Redis有哪些优缺点？

优点：

• 读写性能优异， Redis能读的速度是110000次/s，写的速度是81000次/s。
• 支持数据持久化，支持AOF和RDB两种持久化方式。
• 支持事务，Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作合并后的原子性执行。
• 数据结构丰富，除了支持string类型的value外还支持hash、set、zset、list等数据结构。
• 支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离。

缺点：

• 数据库容量受到物理内存的限制，不能用作海量数据的高性能读写，因此Redis适合的场景主要局限在较小数据量的高性能操作和运算上。
• Redis 不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。
• 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。
• Redis 较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。为避免这一问题，运维人员在系统上线时必须确保有足够的空间，这对资源造成了很大的浪费。

3、为什么要用 Redis缓存？

主要从“高性能”和“高并发”这两点来看待这个问题。

高性能：

假如用户第一次访问数据库中的某些数据。这个过程会比较慢，因为是从硬盘上读取的。将该用户访问的数据存在数缓存中，这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了。操作缓存就是直接操作内存，所以速度相当快。如果数据库中的对应数据改变的之后，同步改变缓存中相应的数据即可！

高并发：

直接操作缓存能够承受的请求是远远大于直接访问数据库的，所以我们可以考虑把数据库中的部分数据转移到缓存中去，这样用户的一部分请求会直接到缓存这里而不用经过数据库。

4、为什么要用 Redis 而不用 map/guava 做缓存？

缓存分为本地缓存和分布式缓存。以 Java 为例，使用自带的 map 或者 guava 实现的是本地缓存，最主要的特点是轻量以及快速，生命周期随着 jvm 的销毁而结束，并且在多实例的情况下，每个实例都需要各自保存一份缓存，缓存不具有一致性。

使用 redis 或 memcached 之类的称为分布式缓存，在多实例的情况下，各实例共用一份缓存数据，缓存具有一致性。缺点是需要保持 redis 或 memcached服务的高可用，整个程序架构上较为复杂。

5、Redis为什么这么快？

（1）完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。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是O(1)；

（2）数据结构简单，对数据操作也简单，Redis 中的数据结构是专门进行设计的；

（3）采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗；

（4）使用多路 I/O 复用模型，非阻塞 IO；

（5）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；

二、数据类型

1、Redis有哪些数据类型

Redis主要有5种数据类型，包括String，List，Set，Zset，Hash，满足大部分的使用要求。

另外官网中显示Redis还有几种数据类型：Geo(地理空间)，HyperLogLog(基数统计)，Bitmap(位图)。

2、Redis的应用场景

• 计数器
  可以对 String 进行自增自减运算，从而实现计数器功能。Redis 这种内存型数