Java面试——Redis

题目来自于网络收集，自己保存学习，希望也能帮助到你

Redis

1. 什么是redis
   1. 远程字典服务，是一种基于键值对的NoSQL数据库，redis会将所有的数据存放在内存中（掉电数据会被清空），读取速度非常快。
   2. 特性：基于键值对、读写速度快、数据结构丰富、简单稳定、支持持久化、支持事务（原子性）、主从复制、高可用与分布式。
2. 为什么说redis的速度特别快呢
   1. Redis中所有的数据都是存储在内存中，CPU对内存的访问速度远大于外存
   2. 基于C语言实现，执行速度更快
   3. 使用多路I/O复用模型，非阻塞IO
   4. 采用单线程架构，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，线程安全
3. 为什么要用redis
   1. 高性能：将用户访问数据存在缓存中，下一次访问的时候直接访问缓存速度快
   2. 高并发：将数据库中的高热点的数据存放于缓存中，这样访问数据的部分请求会访问缓存。
4. Redis的数据类型有哪些
   1. String：最基础的数据结果，使用场景：缓存、计数器、对象存储缓存、限速
   2. List：简单的字符串列表，使用场景：消息队列、栈、文章列表等
   3. Set：String类型的无序去重集合，使用场景：标签等
   4. Hash：键值对的集合，使用场景：用户信息缓存
   5. Zset：无序的可重复的集合，使用场景：排行榜系统、成绩单、工资表等
5. Redis能做什么
   1. 缓存、分布式锁、限流、消息队列、活跃用户、排行榜
6. Redis如何实现异步队列
   1. 使用list类型保存数据信息，rpush生产信息，lpop消费信息，当lpop没有信息的时候可以sleep一段时间然后再检查有没有信息，也可以使用blpop，在没有信息的时候会一直阻塞，直到信息的到来。
   2. Redis也可以通过pub/sub主题订阅模式实现一个生产者，多个消费者。
7. Redis如何实现延时队列
   1. 使用sortedset，使用时间戳做score，消息内容作为key，调用zadd来生产消息，消费者使用zrangbyscore获取n秒之前的数据做轮询处理
8. Redis的持久化机制是什么，各自有什么优缺点
   1. RDB机制：redis每隔一段时间会把当前进程数据生成快照保存到硬盘，对应产生的数据文件为dump.rdb。通过配置文件中的save参数来定义快照周期
   2. AOF机制：指所有的命令行记录以redis命令请求协议的格式完全持久化存储，保存为aof日志文件，重启时重新执行AOF文件中的命令来恢复文件
9. RDB机制
   1. 优点：只有一个dump.rdb文件，方便持久化、容灾性好，一个文件可以保存到安全的磁盘方便备份、性能最大化，fork子进程来完成操作，让主进程继续处理命令，所以时IO最大化、相对于数据集大时，比AOF的启动效率更高。
   2. 缺点：安全性能低，如果持久化之间发生故障，数据会丢失、如果数据集较大可能会导致服务器停止服务几百毫秒甚至一秒钟
10. AOF持久化方式
    1. 优点：数据安全，aof持久化可以配置appendfsync属性、通过append模式写文件，即使中途服务宕机，可以通过redis-check-aof工具解决数据一致性问题、
    2. 缺点：AOF文件比RDB文件大，恢复速率低
11. Redis的过期键的删除策略
    1. 定时过期：每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除
    2. 惰性过期：只有当访问一个key时，才会判断该key是否过期，过期则清除
    3. 定期过期：每隔一段时间，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。
12. Redis的内存淘汰策略有哪些
    1. Redis淘汰策略是指redis的用于内存缓存不足时，怎样处理需要新写入且需要申请额外空间的数据
    2. 淘汰策略：写入报错、LRU、随机移除key、在设置过期时间的key中使用LRU、在设置过期时间的key中随机移除、移除最早过期的数据
13. 如何批量找出已知前缀开头的key
    1. 使用keys指令可以扫出指定模式的key列表。
14. Redis事务控制
    1. 事务的本质时一组命令集合，一次执行多个指令。其执行与MYSQL事务类似，要么全部执行要么都不执行。
    2. Redis事务支持隔离性不保证原子性
15. 通过事务实现上锁
    1. 监视、加锁（watch）
    2. 取消监视、释放锁（unwatch）
16. Redis集群方案
    1. 主从复制：主数据库读写，副数据库只读
    2. 全量复制
    3. 部分复制
17. Redis哨兵模式
    1. 是redis集群一个非常重要的组件
    2. 作用是：
    3. 群监控：负责监控master和slave进行是否正常工作
    4. 消息通知：如果某一个redis实例有故障则哨兵负责发送消息作为报警给管理员
    5. 故障转移：如果master node挂掉了，会自动转移到slave node上
    6. 配置中心：如果故障发生转移，通知client客户端新的master地址
18. Redis实现分布式锁
    1. 实现方式：setNX、Radisson，redlock
    2. SetNX：指定的key不存在时，才能操作成功，为key设置指定的值
    3. Redisson：原理：使用redis hash结构存储锁信息；其通过Lua脚本实现加锁的原子性操作，确保在分布式环境中多个客户端竞争锁时不会出现竞态条件、提供WatchDog机制，解决客户端崩溃锁无法释放的问题、释放锁也是通过 Lua脚本实现
    4. 设置锁：给所有服务节点设置相同的key，返回为0，则获取锁失败
    5. 删除锁：判断线程唯一标志，再删除
19. Redis缓存三大问题
    1. 缓存穿透：查询的数据在数据库和缓存中都不存在，但是用户依然有大量的请求访问该数据，导致每次请求都会到数据库，造成数据库宕机
       1. 解决方案：对不存在的数据设置空缓存、
       2. 设置布隆过滤器
    2. 缓存击穿：redis中的一个热点key过期，此时大量的请求过来，导致请求直接打到数据库上，造成数据库宕机
       1. 解决方案：设置互斥锁、
       2. 设置热点key永不过期、
       3. 设置定时更新
    3. 缓存雪崩：redis中的缓存大面积同时过期或者时redis宕机，导致大量的请求直接打到数据库，造成数据库宕机
       1. 对数据设置过期时间+随机数，避免大量热点key同时失效
       2. 设置服务熔断或者请求限流机制
       3. 搭建redis高可靠集群，提高数据库容灾能力
20. 如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性
    1. 先删除缓存，再更新数据库：需要读请求和写请求串行化，但是会严重影响系统吞吐量
    2. 先更新数据库再删除缓存：
    3. 先删除缓存再更新数据库然后异步延迟一段时间再去删除一次缓存