JAVA实习生第十一次面试题打卡——Redis篇

Posted 2021-08-05 Code_BinBin

秋招马上要开始了，为了进入好公司，刷面试题可不能停

01、什么是redis

redis是一种nosql数据库,他的数据是保存在内存中，同时redis可以定时把内存数据同步到磁盘，即可以将数据持久化，并且他比memcached支持更多的数据结构(string,list列表[队列和栈],set[集合],sorted set[有序集合] hash(hash表))

02、为什么要使用redis

当我们做了一个项目，比方说个人博客，我们把这个项目发布到自己的服务器，一般来说，我们做的这个项目没有商用，访问量会很小，这个时候，我们不使用redis也可以，可以要访问量直接经过mysql，我们都知道，mysql是在磁盘上面，读取需要一点时间，访问量小的时候，这些时间我们可以忽略不及。
但是，当我们做了一个大型的商用项目，例如淘宝，那么访问量就会成几何数上升，特别是双十一的时候，并发量更是达到顶峰，这个时候，如果我们还是用mysql，那么大量的访问会让服务器处理速度非常的慢，甚至宕机，所以这个时候我们就要使用redis
redis是在内存上面，我们知道内存读取数据非常的快，当大量的访问量余姚访问某一个数据的时候，我们把这个数据存放在redis里面，那么这样，我们的服务器就不会宕机。

03、什么是redis雪崩

当大量的redis失效的时候，大量的访问直接打在我们的数据库上面，于是导致服务器访问变慢甚至宕机。

解决方法：

• 设置redis永远不会过期
• 给每个redis设置随机的过期时间

04、什么是redis击穿

当出现一个热点数据，譬如说当年鹿晗和关晓彤谈恋爱的时候，这个就是一个热点数据，当有大量的访问同时访问一个数据，然后这个热点数据在某个时进段过期了，那么大量的请求就会打在我们的数据库上面，便会造成服务器的宕机。

解决方法：

当redis热点数据失效时，我们把全部的访问量锁住，只通过一个访问，让他去数据库查询，查询到数据之后，redis上便会存在所需要的数据，然后这个时候在放行全部的请求，这样全部的请求就打在redis上面，不会打到我们的数据库了。

05、什么是redis击穿

当我们访问是需要携带参数的，比方说携带id=1这样的参数，访问后就在内存里面存下查询到的数据，但是有些人会发起一些恶意请求，比方说id=-1000，id=sadasdsa这样的，那么这些是不存在的，当这样的请求一旦多了起来，那么数据库就很有可能被打爆。

解决方案

有很多种方法可以有效地解决缓存穿透问题，最常见的则是采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉，从而避免了对底层存储系统的查询压力。
另外也有一个更为简单粗暴的方法，如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。

06、Redis 常见的数据结构

基础

• String:字符串，最基本的类型
• List:列表
• Hash:哈希
• Set:无序集合
• Zset:有序集合

高级

• HyperLogLog:通常用于基数统计（例如，网站访客统计）
• Bitmap:位图
• Stream:主要用于消息队列，类似于 kafka，可以认为是 pub/sub 的改进版。提供了消息的持久化和主备复制功能，可以让任何客户端访问任何时刻的数据，并且能记住每一个客户端的访问位置，还能保证消息不丢失。
• Geo :redis 3.2 版本的新特性。可以将用户给定的地理位置信息储存起来， 并对这些信息进行操作：获取2个位置的距离、根据给定地理位置坐标获取指定范围内的地理位置集合。

07、Redis 在项目中的使用场景

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 这种内存型数据库的读写性能非常高，很适合存储频繁读写的计数量。

缓存

将热点数据放到内存中，设置内存的最大使用量以及淘汰策略来保证缓存的命中率。

会话缓存

可以使用 Redis 来统一存储多台应用服务器的会话信息。当应用服务器不再存储用户的会话信息，也就不再具有状态，一个用户可以请求任意一个应用服务器，从而更容易实现高可用性以及可伸缩性。

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。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。

查找表

例如 DNS 记录就很适合使用 Redis 进行存储。查找表和缓存类似，也是利用了 Redis 快速的查找特性。但是查找表的内容不能失效，而缓存的内容可以失效，因为缓存不作为可靠的数据来源。

消息队列(发布/订阅功能)

List 是一个双向链表，可以通过 lpush 和 rpop 写入和读取消息。不过最好使用 Kafka、RabbitMQ 等消息中间件。

分布式锁实现

在分布式场景下，无法使用单机环境下的锁来对多个节点上的进程进行同步。可以使用 Redis 自带的 SETNX 命令实现分布式锁，除此之外，还可以使用官方提供的 RedLock 分布式锁实现。

其它

Set 可以实现交集、并集等操作，从而实现共同好友等功能。ZSet 可以实现有序性操作，从而实现排行榜等功能。

08、Redis 是单线程还是多线程的？

• redis 4.0 之前，redis 是完全单线程的。
• redis 4.0 时，redis 引入了多线程，但是额外的线程只是用于后台处理，例如：删除对象，核心流程还是完全单线程的。（核心流程指的是 redis 正常处理客户端请求的流程，通常包括：接收命令、解析命令、执行命令、返回结果等。）
• redis 6.0 中，多线程主要用于网络 I/O 阶段，也就是接收命令和写回结果阶段，而在执行命令阶段，还是由单线程串行执行。

为什么 Redis 是单线程？

1. redis是基于内存的操作
2. redis使用了I/O多路复用模型
3. 单线程可以避免不必要的上下文切换和竞争条件，减少了性能消耗
4. 在 redis 6.0 之前，redis 的核心操作是单线程的。因为 redis 是完全基于内存操作的，通常情况下CPU不会是redis的瓶颈，redis 的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。

09、Redis 的持久化机制是什么？各自的优缺点？

RDB（默认）

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（Append-only file)持久化方式：是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 文件。

AOF

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。

两者对比

• 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

如何选择合适的持久化方式

• 一般来说， 如果想达到足以媲美PostgreSQL的数据安全性，你应该同时使用两种持久化功能。在这种情况下，当 Redis重启的时候会优先载入AOF文件来恢复原始的数据，因为在通常情况下AOF文件保存的数据集要比RDB文件保存的数据集要完整。
• 如果你非常关心你的数据， 但仍然可以承受数分钟以内的数据丢失，那么你可以只使用RDB持久化。
• 有很多用户都只使用AOF持久化，但并不推荐这种方式，因为定时生成RDB快照（snapshot）非常便于进行数据库备份， 并且 RDB恢复数据集的速度也要比AOF恢复的速度要快，除此之外，使用RDB还可以避免AOF程序的bug。
• 如果你只希望你的数据在服务器运行的时候存在，你也可以不使用任何持久化方式。

10、Redis的过期键的删除策略

众所周知，redis是非关系型数据库，我们可以设置key的过期时间，redis的过期策略就是说说当redis缓存的key过期了，redis应该怎么处理

过期策略有以下三种:

1. 定时过期：每个key都需要设置过期时间，时间一到就会马上清除，这个方法可以马上清除过期的数据，对内存很友好，但是会占用大量的cpu资源去处理过期数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量
2. 惰性过期：只有当有某个访问用到这个key的时候，才会判断这个key是否过期，过期就清除，没过期便不会，这样节省了很多的cpu资源，但是对内存不友好，有可能出现一大堆没有过期的key存在内存
3. 定期过期：每过一段时间，会扫描一定数量的key，清除过期的，这个是一个折中方案

Redis key的过期时间和永久有效分别怎么设置？

EXPIRE和PERSIST命令。

10、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。

今天的面试题学习结束，你今天刷面试题了吗？？？