Redis面试汇总笔记

在两个月前的学习中，我看过一个redis相关的讲解视频，是一个叫诸葛的老师，其中分为几层进行讲述，分别是数据类型、分布式锁、redis常见问题等。当时有记录一些内容，下面将按照顺序进行分享。

（一）常见的数据类型

结合视频的内容，通过一张结构图来展示各个数据类型之间的关系：

常见的数据类型一般都是图上的几种：String、Hash、List、Set、有序集合Set。

（1）String

常用操作：
1）字符串常用操作

set key value;
mset key valye [key value …]; //批量存储字符串键值对
setnx key value; //存入一个不存在的字符串键值对
get key [key …];
del key [key …];
expire key seconds //设置一个键的过期时间

2）原子加减

incr key //将key中存储的数字加1
decr key //将key中存储的数字减1
incrby key increment //将key所存储的值加上increment
decrby key decrement //将key所存储的值减去decrement

3）分布式锁

setnx [key] true //返回1代表取锁成功，返回0代表获取锁失败
del [key] //释放锁，即删除锁
set [key] true ex 10nx //防止程序意外终止导致死锁，即设置过期时间

同时还可以存储对象数据，不过需要将对象数据转Json数据格式。

应用场景：
1）计数器

incr article:readcount:{文章id} //针对文章id的阅读值，做原子性的+1操作
get article:readcount:{文章id} //获取阅读数

2）分布式系统全局序列号

increby orderid 100 //redis批量生成序列号提升性能
解释：一次操作取100个编号，利用自增部分来使用编号。从性能角度分析，原来是操作100次redis进行取值，现在只需要操作一次，从而实现性能提升。

（2）Hash

常用操作：

hset key field value //存储一个hash表key的值
hsetnx key key field value //存储一个不存在的hash表的值
hmset key field value [field value …] //在一个哈希表中存储多个键值对
hget key field //获取哈希表中key对应的field键值
hmget key field [key field …] //批量获取哈希表中的key对应的多个field键值
hdel key field [field …] //删除
hlen key //返回哈希表中key对应的field的数量
hgetall key //返回哈希表中key中所有的键值
hincrby key field increment //为哈希表中的key的field键的值加上增量increment

应用场景：
1）电商购物车

①以用户id为key
②商品id为field
③商品数量为value

2）购物车操作

①添加商品->hset cart:1001 10088 1
②增加数量->hincrby cart:1001 10088 1
③商品总数->hlen cart:1001
④删除商品->hdel cart:1001 10088
⑤获取购物车所有商品->hgetall cart:1001

（3）List

常用操作：

lpush key value [value …] //将一个或多个值value插入key列表的表头（最左边）
rpush key valye [value …] //将一个或多个值value插入key列表的表胃（最右边）
lpop key //移除并返回key列表的头元素
rpop key //移除并返回key列表的尾元素
lrange key start top //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定。（分正向索引和负向索引）
blpop key [key …] timeout //从key列表表头弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待timeout秒，如果timeout=0，一直阻塞等待
brpop key [key …] timeout //从key列表表尾弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待timeout秒，如果timeout=0，一直阻塞等待

常用的分布式数据结构：

Stack(栈) = lpush + lpop = FILO
Queue(队列) = lpush + rpop = FIFO
Blocking MQ(阻塞队列) = lpush + brpop

应用场景：
1）微博和微信公众号消息流
诸葛老师关注了Caoz，备胎说车等大V。
①CaoZ发微博，消息id为10018

lpush msg:{诸葛老师-ID} 10018

②备胎说车发微博，消息id为10086

lpush msg{诸葛老师-id} 10086

③查看最新微博消息

lrange msg:{诸葛老师-id} 0 4

解释：可能存在关注同一个人，但是接收到新推送的消息存在延迟，因为底层实现排队发送，比如优先发送在线人员，在发送不在线的。

（4）Set

常用操作：
（后续补充）

应用场景：
1）抽奖程序（微信小程序等）

2）微信微博点赞、收藏、标签

3）集合操作实现电商商品筛选

集合的运算（实现关注模型）
1）交集
{a,b,c} {a,c} => {a,c}
2）差集
{a,b,c} {b,d,f,g} => {a,c}
3）并集
{a,b,c} {c,d,f,g} => {a,b,c,d,f,g}

（5）有序Set

常用操作：
（后续补充）

应用场景：
1）实现热榜排行前十等

底层实现结构：
1）压缩列表
（后续补充）

2）跳表
当压缩列表达到一个大小时，会从压缩列表转化为跳表。跳表结构有点类似mysql底层数据结构，B+tree，即冗余排好序的序号作为结点头部，利用多路查询树的结构进行设计。

（二）分布式锁

（1）基于原生的redis命令setnx

在redis中，基于setnx命令的操作，就可以实现分布式锁相关业务，与在Java中的redistemplate中是使用setIfAbsent是一致的。

（2）基于redission组件

该组件就是基于一系列的分布式场景设置了许多类型的锁，比如基础的同步锁，读写锁等，读者可以自行探讨。
分布式锁的设计理念：
①对缓存内存进行设置（单值设置，如果存在多个线程进行设置时，只有一个线程能设置成功，其他线程失败）；
②设置缓存失效时间；（解决因程序出错，导致死锁的问题）
③通过lua代码实现一个锁续命操作，底层成为看门狗，负责检测当前锁是否失效，如果没有，则重新设置锁的过期时间；注：lua代码的执行是一个原子性操作，意味着有么就全部操作正常，要么就全部操作失败；（确保原子性）

（三）缓存问题

当业务代码涉及到先查询缓存，如果存在，则取出redis中的缓存值，并且返回，否则查询数据库，取到对应内容，再设置到缓存中，并且返回，此时就会出现下述前三个问题。

（1）缓存击穿(缓存失效)

解释：也叫热点Key问题，就是一个被高并发访问并且缓存重建业务较复杂（意味着对数据库压力相对较大）的key突然失效了，无数的请求访问会在瞬间给数据库带来巨大的压力，导致数据库服务挂掉（可以理解为redis的缓存暂时没有，此时高并发情况下，所有线程进到接口时，都会判断当前redis缓存不存在，因此会有大量的请求访问数据库）。
解决方法：
1、互斥锁：当同个业务不同线程访问redis未命中时，先获取一把互斥锁，然后进行数据库操作，此时另外一个线程未命中时，拿不到锁，等待一段时间后重新查询缓存，此时之前的线程已经重新把数据加载到redis之中了，线程二就直接缓存命中。这样就不会使得大量访问进入数据库。

（2）缓存穿透

解释：有一个商品被删掉了，但是在高并发情况下，首先去检查缓存，此时发现缓存没有，就去查询数据库，此时还是查询不到，然后就返回不了任何数据。
解决方案：当查询到数据库发现不存在时，可以设置一个空值，就可以避免所有请求直接访问数据库，减轻数据库压力。

（3）缓存雪崩

解释：当缓存在同一时间内大部分失效，此时导致所有的请求访问接口时，会同时访问数据库，造成数据库服务访问压力过大。
解决方法：在设置过期时间时，利用固定时间+随机数时间进行设置，避免同一时间大面积缓存失效。

（4）缓存和数据库双写不一致的问题

（后续补充）

（5）缓存数据冷热分离

解释：由于redis的资源有限，不可能将所有的数据都防止缓存中，因此只需要装热数据缓存在redis中即可，冷数据失效。具体实现原理为设置缓存过期时间即可。