[大数据]redis面试必备的十大面试题

前言

具行业大佬打听得知，redis一直是各公司面试必问的，今天斗胆从大佬 电脑中窃取到redis面试题目，舍命分享给大家，望大家珍惜，不用谢我，因为我叫雷锋。

答应我背下来好吗？？？？

1.Redis的高并发和快速原因？你为什么选择redis？Redis跟其他缓存相比，优势在哪里？

• redis是基于内存的，内存的读写速度非常快；
• redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间；
• redis使用I/O多路复用技术，可以处理并发的连接。（客户端的连接不占用线程资源，只有当命令成功发送的时候，才会进入单线程，然后依次执行）

解释：多路：多个socket、多个客户端、多个黑窗口
复用：多用一个线程

图解如下：

2.redis为什么是单线程的？

• 官方答案：因为Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。

3.Redis的单线程的优劣性？

• 单线程的优势：代码清晰，处理逻辑简单
• 单线程的劣势：无法发挥多核CPU的性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善。

4.Redis中的数据类型有哪些？

• String：字符串类型，一个key对应一个值，可以存储任何内容，图片、视频都行，但是大小限制在512M以内。
• List：列表，单键多值，值可以重复。
• Set：集合，单间多值，值不可以重复。
• Hash：散列，key后面跟着field属性，从而确定一个值。
• zSet：有序集合，单键多值，有序不重复集合，可以自动排序。

5.跳表的原理是什么？

• 跳表是一个随机化的数据结构，实质是一种可以进行二分查找的有序链表。跳表是在原有的有序链表上增加了多级索引，通过索引可以进行快速查找。跳表不仅可以提高搜索的性能，而且能提高插入和删除的性能。Redis中的zSet集合底层就是运用了这种数据结构。

6.Redis相关命令

Redis key

• 1.exists key判断某个key是否存在
• 2.expire key 10 10秒钟：为给定的key设置过期时间

String

• 1.setnx key value :只有在key不存在的时候设置key的值
  常用来做分布式锁
• 2.incrby / decrby <步长>将 key 中储存的数字值增减。自定义步长

补充：Incr和decr是原子操作，java的i++是原子操作吗？不是

List

• 1.lpop/rpop 从左边/右边吐出一个值。值在键在，值光键亡。
• 2.lrange 根据范围取值
• 3.lpush/rpush存值

Set

• 1.sadd …
  将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略
• 2.smembers 根据范围取值
• 3.set类型数据的扩展操作
  sinter 返回两个集合的交集元素。
  sunion 返回两个集合的并集元素。
  sdiff 返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)

Hash

• 1.hset 给集合中的 键赋值
• 2.hget 从集合取出 value
• 3.hexists 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。

Zset

• 1.zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
• 2…zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count] 同上，改为从大到小排列。
• 3.zincrby 为元素的score加上增量
• 4.zcount 统计该集合，分数区间内的元素个数

7.持久化方式有哪些？有什么区别？

redis持久化方式分为RDB和AOF两种。

RDB:

• RDB持久化可以手动执行也可以根据配置定期执行，它的作用是将某个时间点上内存中的数据保存到RDB文件中，RDB文件是一个压缩的二进制文件，通过它可以还原数据。由于RDB文件是保存在硬盘上的，所以即使redis崩溃或者退出，只要RDB文件存在，就可以用它来恢复数据。

可以通过save或者bgsave来生成RDB文件

1.save命令会阻塞redis进程，直到RDB文件生成完毕，在进程阻塞期间，redis不能处理任何命令请求，这显然是不合适的。
2.bgsave则会创建一个子进程，然后由子进程去复制生成RDB文件，父进程还可以继续处理命令请求，不会阻塞进程。

AOF:

• AOF和RDB不同，AOF保存的是命令，将写的命令保存起来。
• AOF通过追加、写入、同步三个步骤来实现持久化机制。
  1.当AOF持久化处于激活状态，服务器执行完写命令之后，写命令将会被追加到aof缓冲区的末尾。
  2.在服务器结束一个事件之前，将会调用flushAppendOnlyFile函数决定是否将aof缓冲区的内容保存到AOF文件中，可以通过配置appendfsync来决定。
  配置如下：

默认选择是everysec，即每秒同步。

8.你了解Redis事务机制吗？

redis通过multi、exec、watch等命令来实现事务机制，事务执行过程是将多个命令按照顺序一次性执行，并且在执行期间，事务不会被打断，也不会去执行客户端的其他请求，直到所有命令执行完毕。事物的执行过程如下：

• 1.事务以multi开始
• 2.如果客户端正处于事务状态，则会把执行命令放入队列，并且返回给客户端queued，反之则直接执行这个命令。
• 3.当redis接收到客户端的exec命令时，watch命令将会监视整个事务中的key是否有被修改，如果有则返回空，表示失败，否则redis会遍历整个事务队列，执行队列中的所有命令，最后返回结果给客户端。

9.什么是悲观锁？什么是乐观锁？

• 悲观锁（Pessimistic Lock），顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都会认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会等待，知道拿到锁。传统的关系型数据库就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁，读锁，写锁等，都是在做操作之前就先上锁。
• 乐观锁（Optimistic Lock）顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都会认为别人不会修改数据，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的。

10.主从复制的原理：

• 当从服务器连接上主服务器之后，从服务器就会向主服务器发送一个sync命令进行数据同步操作
• 当主服务器接收到从服务器发送过来的同步命令，先将主服务器数据进行持久化，生成rdb文件，然后把rdb文件发送给从服务器，从服务器拿到rdb文件进行读取，完成复制。
• 每次主服务器进行写操作之后，都会和从服务器进行数据同步。
• 全量复制：从机第一次连接主机，主机所有的数据将会同步给从机。
• 增量复制：主机继续将新的数据依次传给从机
• 但是只要是重新连接主机（即从机发出slaveof命令），全量复制都会自动执行

如图所示：

11.主从复制的三种方式

• 方式一：一主多从（一台主机可以连接N台从机）
• 方式二：薪火相传（从机可作为其他机器的主机）
• 方式三：反客为主（主机宕机，从机可通过执行slaveof no one变成主机）

12.什么是哨兵机制？哨兵机制的工作原理是什么？

• 主从架构中，主机宕机，从机无法自动上位，需要手动上位，而哨兵机制就是自动上位。
• 原理：基于主从方案的缺点还是很明显的，假设主机宕机，那就不能写入数据，那么从机就失去了作用，整个架构就不可用了，除非你手动切换，主要原因就是没有自动故障转移机制。而哨兵具备自动故障转移、集群监控、消息通知等功能。
• 哨兵可以同时监视多个主从服务器，并且在被监视的主机下线时，自动将摸个从机提升为主机，然后由新的主机继续接收命令。
• 哨兵会每隔1秒向所有实例（包括主从服务器和其他哨兵）发送ping命令，并且根据回复判断是否已经下线，这种方式叫主观下线。当判断为主观下线时，就会向其他监视的哨兵询问，如果超过半数的投票认为已经是下线状态，则会标记为客观下线，同时触发故障转移。

原理如图所示：

13.知道什么是热key吗？热key问题怎么解决？

• 所谓热key问题就是，突然有几十万的请求去访问redis上的某个特定key，那么这样会造成流量过于集中，达到物理网卡上限，从而导致服务器宕机。

• 针对热key的解决方案：
  1.提前把热key打散到不同的服务器，降低压力
  2.加入二级缓存，提前把热key加载到二级缓存中，如果redis宕机，走二级缓存查询

14.什么是缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩？

• （1）缓存穿透:
  缓存穿透是指查询内存和数据库都不存在的数据，每次请求都会打到数据库上，从而压垮数据库。

解决方案：

• 1 缓存null：根据id=30000去数据可查找user，user=null，也将user=null放到redis中
• 2 使用布隆过滤器：是一种数据结构，判断值肯定不存在或者可能存在
  准备一个足够长的数组，将值存入数据库的时候，同时将key存入布隆过滤器
  查找key的时候，先去布隆过滤器中获取这个key的三个hash值，在根据hash值去布隆过滤器中获取值，三个值中有一个0，代表数据肯定不存在，如果三个值都是1，代表可能存在，再去数据库查找数据，

（2）缓存击穿：redis中不存在这个key，数据库中存在，key在redis中过期了，当大量请 求过来的时候，请求会直接打到数据库上，引起数据库崩溃

• 解决方案：a.加锁：操作数据库的时候加锁
  B. 当某一个请求去数据库查询的时候，同时在redis中将值设为null，待他 从数据库查到数据返回后，设置具体的值

（3）缓存雪崩：redis中不存在这些key，数据库中存在，这些key在某一时间集中过期了， 当大量请求过来的时候，请求会直接打到数据库上，引起数据库崩溃

• 解决方案：a.加锁
  C. 多级缓存
  D. 设置key 的不同的过期时间，比如固定的过期时间上在随机1-10分钟

15.Redis的过期策略有哪些？

redis主要有2种过期删除策略
惰性删除

• 惰性删除指的是当我们查询key的时候才对key进行检测，如果已经达到过期时间，则删除。显然，他有一个缺点就是如果这些过期的key没有被访问，那么他就一直无法被删除，而且一直占用内存。
  惰性删除原理如下：
  

定期删除

• 定期删除指的是redis每隔一段时间对数据库做一次检查，删除里面的过期key。由于不可能对所有key去做轮询来删除，所以redis会每次随机取一些key去做检查和删除。

16.那么定期+惰性都没有删除过期的key怎么办？

• 假设redis每次定期随机查询key的时候没有删掉，这些key也没有做查询的话，就会导致这些key一直保存在redis里面无法被删除，这时候就会走到redis的内存淘汰机制。
  1.volatile-lru：从已设置过期时间的key中，移出最近最少使用的key进行淘汰
  2.volatile-ttl：从已设置过期时间的key中，移出将要过期的key
  3.volatile-random：从已设置过期时间的key中随机选择key淘汰
  4.allkeys-lru：从key中选择最近最少使用的进行淘汰
  5.allkeys-random：从key中随机选择key进行淘汰
  6.noeviction：当内存达到阈值的时候，新写入操作报错