【Java面試題總結 14】Redis面試題總結（附答案）

一、Redis是什么？

Redis是一個key-value存盤系統，它支持存盤的value型別相對更多，包括string、list、set、zset（sorted set --有序集合）和hash，這些資料結構都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更豐富的操作，而且這些操作都是原子性的，在此基礎上，Redis支持各種不同方式的排序，為了保證效率，資料都是快取在記憶體中，Redis會周期性的把更新的資料寫入磁盤或者把修改操作寫入追加的記錄檔案，并且在此基礎上實作了master-slave（主從）同步，

二、Redis都有哪些使用場景？

1. Redis是基于記憶體的nosql資料庫，可以通過新建執行緒的形式進行持久化，不影響Redis單執行緒的讀寫操作
2. 通過list取最新的N條資料
3. 模擬類似于token這種需要設定過期時間的場景
4. 發布訂閱訊息系統
5. 定時器、計數器

三、Redis有哪些功能？

1、基于本機記憶體的快取

當呼叫api訪問資料庫時，假如此程序需要2秒，如果每次請求都要訪問資料庫，那將對服務器造成巨大的壓力，如果將此sql的查詢結果存到Redis中，再次請求時，直接從Redis中取得，而不是訪問資料庫，效率將得到巨大的提升，Redis可以定時去更新資料（比如1分鐘），

2、如果電腦重啟，寫入記憶體的資料是不是就失效了呢，這時Redis還提供了持久化的功能，

3、哨兵（Sentinel）和復制

Sentinel可以管理多個Redis服務器，它提供了監控、提醒以及自動的故障轉移功能；

復制則是讓Redis服務器可以配備備份的服務器；

Redis也是通過這兩個功能保證Redis的高可用；

4、集群（Cluster）

單臺服務器資源總是有上限的，CPU和IO資源可以通過主從復制，進行讀寫分離，把一部分CPU和IO的壓力轉移到從服務器上，但是記憶體資源怎么辦，主從模式只是資料的備份，并不能擴充記憶體；

現在我們可以橫向擴展，讓每臺服務器只負責一部分任務，然后將這些服務器構成一個整體，對外界來說，這一組服務器就像是集群一樣，

四、Redis支持的資料型別有哪些？

1. 字串
2. hash
3. list
4. set
5. zset

五、Redis取值存值問題

1、先把Redis的連接池拿出來

JedisPool pool = new JedisPool(new JedisPoolConfig(),"127.0.0.1");
 
Jedis jedis = pool.getResource();

2、存取值

jedis.set("key","value");
jedis.get("key");
jedis.del("key");
//給一個key疊加value
jedis.append("key","value2");//此時key的值就是value + value2;
//同時給多個key進行賦值：
jedis.mset("key1","value1","key2","value2");

3、對map進行操作

Map<String,String> user = new HashMap();
user.put("key1","value1");
user.put("key2","value2");
user.put("key3","value3");
//存入
jedis.hmset("user",user);
//取出user中key1 
List<String> nameMap = jedis.hmget("user","key1");
//洗掉其中一個鍵值
jedis.hdel("user","key2");
//是否存在一個鍵
jedis.exists("user");
//取出所有的Map中的值：
Iterator<String> iter = jedis.hkeys("user").iterator();
while(iter.next()){
    jedis.hmget("user",iter.next());
}

六、Redis為什么是單執行緒的？

1. 代碼更清晰，處理邏輯更簡單；
2. 不用考慮各種鎖的問題，不存在加鎖和釋放鎖的操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的性能問題；
3. 不存在多執行緒切換而消耗CPU；
4. 無法發揮多核CPU的優勢，但可以采用多開幾個Redis實體來完善；

七、Redis持久化有幾種方式？

redis提供了兩種持久化的方式，分別是RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File），

RDB，簡而言之，就是在不同的時間點，將redis存盤的資料生成快照并存盤到磁盤等介質上；

AOF，則是換了一個角度來實作持久化，那就是將redis執行過的所有寫指令記錄下來，在下次redis重新啟動時，只要把這些寫指令從前到后再重復執行一遍，就可以實作資料恢復了，

其實RDB和AOF兩種方式也可以同時使用，在這種情況下，如果redis重啟的話，則會優先采用AOF方式來進行資料恢復，這是因為AOF方式的資料恢復完整度更高，

如果你沒有資料持久化的需求，也完全可以關閉RDB和AOF方式，這樣的話，redis將變成一個純記憶體資料庫，就像memcache一樣，

八、Redis和 memecache 有什么區別？

1、Redis相比memecache，擁有更多的資料結構和支持更豐富的資料操作，

（1）Redis支持key-value，常用的資料型別主要有String、Hash、List、Set、Sorted Set，

（2）memecache只支持key-value，

2、記憶體使用率對比，Redis采用hash結構來做key-value存盤，由于其組合式的壓縮，其記憶體利用率會高于memecache，

3、性能對比：Redis只使用單核，memecache使用多核，

4、Redis支持磁盤持久化，memecache不支持，

Redis可以將一些很久沒用到的value通過swap方法交換到磁盤，

5、Redis支持分布式集群，memecache不支持，

九、Redis支持的 java 客戶端都有哪些？

Redisson、Jedis、lettuce 等等，官方推薦使用 Redisson，

十、jedis 和 redisson 有哪些區別？

Jedis 和 Redisson 都是Java中對Redis操作的封裝，Jedis 只是簡單的封裝了 Redis 的API庫，可以看作是Redis客戶端，它的方法和Redis 的命令很類似，Redisson 不僅封裝了 redis ，還封裝了對更多資料結構的支持，以及鎖等功能，相比于Jedis 更加大，但Jedis相比于Redisson 更原生一些，更靈活，

十一、什么是快取穿透？怎么解決？

1、快取穿透

一般的快取系統，都是按照key去快取查詢，如果不存在對用的value，就應該去后端系統查找（比如DB資料庫），一些惡意的請求會故意查詢不存在的key，請求量很大，就會對后端系統造成很大的壓力，這就叫做快取穿透，

2、怎么解決？

對查詢結果為空的情況也進行快取，快取時間設定短一點，或者該key對應的資料insert之后清理快取，

對一定不存在的key進行過濾，可以把所有的可能存在的key放到一個大的Bitmap中，查詢時通過該Bitmap過濾，

3、快取雪崩

當快取服務器重啟或者大量快取集中在某一時間段失效，這樣在失效的時候，會給后端系統帶來很大的壓力，導致系統崩潰，

4、如何解決？

1. 在快取失效后，通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量，比如對某個key只允許一個執行緒查詢資料和寫快取，其它執行緒等待；
2. 做二級快取；
3. 不同的key，設定不同的過期時間，讓快取失效的時間盡量均勻；

十二、怎么保證快取和資料庫資料的一致性？

1、淘汰快取

資料如果為較為復雜的資料時，進行快取的更新操作就會變得例外復雜，因此一般推薦選擇淘汰快取，而不是更新快取，

2、選擇先淘汰快取，再更新資料庫

假如先更新資料庫，再淘汰快取，如果淘汰快取失敗，那么后面的請求都會得到臟資料，直至快取過期，

假如先淘汰快取再更新資料庫，如果更新資料庫失敗，只會產生一次快取穿透，相比較而言，后者對業務則沒有本質上的影響，

3、延時雙刪策略

如下場景：同時有一個請求A進行更新操作，另一個請求B進行查詢操作，

1. 請求A進行寫操作，洗掉快取
2. 請求B查詢發現快取不存在
3. 請求B去資料庫查詢得到舊值
4. 請求B將舊值寫入快取
5. 請求A將新值寫入資料庫

次數便出現了資料不一致問題，采用延時雙刪策略得以解決，

public void write(String key,Object data){
    redisUtils.del(key);
    db.update(data);
    Thread.Sleep(100);
    redisUtils.del(key);
}

這么做，可以將1秒內所造成的快取臟資料，再次洗掉，這個時間設定可根據俄業務場景進行一個調節，

4、資料庫讀寫分離的場景

兩個請求，一個請求A進行更新操作，另一個請求B進行查詢操作，

1. 請求A進行寫操作，洗掉快取
2. 請求A將資料寫入資料庫了，
3. 請求B查詢快取發現，快取沒有值
4. 請求B去從庫查詢，這時，還沒有完成主從同步，因此查詢到的是舊值
5. 請求B將舊值寫入快取
6. 資料庫完成主從同步，從庫變為新值

依舊采用延時雙刪策略解決此問題，

十三、Redis，什么是快取穿透？怎么解決？

1、快取穿透

一般的快取系統，都是按照key去快取查詢，如果不存在對用的value，就應該去后端系統查找（比如DB資料庫），一些惡意的請求會故意查詢不存在的key，請求量很大，就會對后端系統造成很大的壓力，這就叫做快取穿透，

2、怎么解決？

對查詢結果為空的情況也進行快取，快取時間設定短一點，或者該key對應的資料insert之后清理快取，

對一定不存在的key進行過濾，可以把所有的可能存在的key放到一個大的Bitmap中，查詢時通過該Bitmap過濾，

3、快取雪崩

當快取服務器重啟或者大量快取集中在某一時間段失效，這樣在失效的時候，會給后端系統帶來很大的壓力，導致系統崩潰，

4、如何解決？

1. 在快取失效后，通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量，比如對某個key只允許一個執行緒查詢資料和寫快取，其它執行緒等待；
2. 做二級快取；
3. 不同的key，設定不同的過期時間，讓快取失效的時間盡量均勻；

十四、Redis怎么實作分布式鎖？

使用Redis實作分布式鎖

redis命令：set users 10 nx ex 12 原子性命令

//使用uuid，解決鎖釋放的問題
@GetMapping
public void testLock() throws InterruptedException {
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean b_lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 10, TimeUnit.SECONDS);
    if(b_lock){
        Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
        if(StringUtils.isEmpty(value)){
            return;
        }
        int num = Integer.parseInt(value + "");
        redisTemplate.opsForValue().set("num",++num);
        Object lockUUID = redisTemplate.opsForValue().get("lock");
        if(uuid.equals(lockUUID.toString())){
            redisTemplate.delete("lock");
        }
    }else{
        Thread.sleep(100);
        testLock();
    }
}

備注：可以通過lua腳本，保證分布式鎖的原子性，

十五、Redis分布式鎖有什么缺陷？

Redis 分布式鎖不能解決超時的問題，分布式鎖有一個超時時間，程式的執行如果超出了鎖的超時時間就會出現問題，

Redis容易產生的幾個問題：

1. 鎖未被釋放
2. B鎖被A鎖釋放了
3. 資料庫事務超時
4. 鎖過期了，業務還沒執行完
5. Redis主從復制的問題

十六、Redis如何做記憶體優化？

1、縮短鍵值的長度

1. 縮短值的長度才是關鍵，如果值是一個大的業務物件，可以將物件序列化成二進制陣列；
2. 首先應該在業務上進行精簡，去掉不必要的屬性，避免存盤一些沒用的資料；
3. 其次是序列化的工具選擇上，應該選擇更高效的序列化工具來降低位元組陣列大小；
4. 以JAVA為例，內置的序列化方式無論從速度還是壓縮比都不盡如人意，這時可以選擇更高效的序列化工具，如: protostuff，kryo等

2、共享物件池

物件共享池指Redis內部維護[0-9999]的整數物件池，創建大量的整數型別redisObject存在記憶體開銷，每個redisObject內部結構至少占16位元組，甚至超過了整數自身空間消耗，所以Redis記憶體維護一個[0-9999]的整數物件池，用于節約記憶體， 除了整數值物件，其他型別如list,hash,set,zset內部元素也可以使用整數物件池，因此開發中在滿足需求的前提下，盡量使用整數物件以節省記憶體，

3、字串優化

4、編碼優化

5、控制key的數量

往期精彩內容：

Java知識體系總結（2021版）

Java多執行緒基礎知識總結（絕對經典）

【全堆疊最全Java框架總結】SSH、SSM、Springboot

超詳細的springBoot學習筆記

常見資料結構與演算法整理總結

Java設計模式：23種設計模式全面決議（超級詳細）

Java面試題總結（附答案）