Java 面试知识点【背诵版 240题 约7w字】 (44)

通常来说数据放在内存中是不安全的，一旦发生断电或故障数据就可能丢失，因此 Redis 提供了两种持久化方式 RDB 和 AOF 将内存的数据保存到硬盘中。

高性能

Redis 使用了单线程架构和 IO 多路复用模型来实现高性能的内存数据库服务。

每次客户端调用都经历了发送命令、执行命令、返回结果三个过程，因为 Redis 是单线程处理命令的，所以一条命令从客户端到达服务器不会立即执行，所有命令都会进入一个队列中，然后逐个被执行。客户端的执行顺序可能不确定，但是可以确定不会有两条命令被同时执行，不存在并发问题。

通常来说单线程处理能力要比多线程差，Redis 快的原因：① 纯内存访问，Redis 将所有数据放在内存中。② 非阻塞 IO，Redis 使用 epoll 作为 IO 多路复用技术的实现，再加上 Redis 本身的事件处理模型将 epoll 中的连接、读写、关闭都转换为时间，不在网络 IO 上浪费过多的时间。③ 单线程避免了线程切换和竞争产生的消耗。单线程的一个问题是对于每个命令的执行时间是有要求的，如果某个命令执行时间过长会造成其他命令的阻塞，对于 Redis 这种高性能服务来说是致命的，因此 Redis 是面向快速执行场景的数据库。

Q2：Redis 的数据结构有哪些？

可以使用 type 命令查看当前键的数据类型结构，它们分别是：string、hash、list、set、zset，但这些只是 Redis 对外的数据结构。实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，这样 Redis 会在合适的场景选择合适的内部编码，string 包括了 raw、int 和 embstr，hash 包括了 hashtable 和 ziplist，list 包括了 linkedlist 和 ziplist，set 包括了 hashtable 和 intset，zset 包括了 skiplist 和 ziplist。可以使用 object encoding 查看内部编码。

Q3：Redis 为什么要使用内部编码？

① 可以改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有影响。

② 多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自的优势，例如 ziplist 比较节省内存，但在列表元素较多的情况下性能有所下降，这时 Redis 会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为 linkedlist。

string 4 Q1：简单说一说 string 类型

字符串类型是 Redis 最基础的数据结构，键都是字符串类型，而且其他几种数据结构都是在字符串类型的基础上构建的。字符串类型的值可以实际可以是字符串（简单的字符串、复杂的字符串如 JSON、XML）、数字（整形、浮点数）、甚至二进制（图片、音频、视频），但是值最大不能超过 512 MB。

Q2：你知道哪些 string 的命令？

设置值

set key value [ex seconds] [px millseconds] [nx|xx]

ex seconds：为键设置秒级过期时间，跟 setex 效果一样

px millseconds：为键设置毫秒级过期时间

nx：键必须不存在才可以设置成功，用于添加，跟 setnx 效果一样。由于 Redis 的单线程命令处理机制，如果多个客户端同时执行，则只有一个客户端能设置成功，可以用作分布式锁的一种实现。

xx：键必须存在才可以设置成功，用于更新

获取值

get key，如果不存在返回 nil

批量设置值

mset key value [key value...]

批量获取值

mget key [key...]

批量操作命令可以有效提高开发效率，假如没有 mget，执行 n 次 get 命令需要 n 次网络时间 + n 次命令时间，使用 mget 只需要 1 次网络时间 + n 次命令时间。Redis 可以支持每秒数万的读写操作，但这指的是 Redis 服务端的处理能力，对于客户端来说一次命令处理命令时间还有网络时间。因为 Redis 的处理能力已足够高，对于开发者来说，网络可能会成为性能瓶颈。

计数

incr key

incr 命令用于对值做自增操作，返回结果分为三种：① 值不是整数返回错误。② 值是整数，返回自增后的结果。③ 值不存在，按照值为 0 自增，返回结果 1。除了 incr 命令，还有自减 decr、自增指定数字 incrby、自减指定数组 decrby、自增浮点数 incrbyfloat。

Q3：string 的内部编码是什么？

int：8 个字节的长整形

embstr：小于等于 39 个字节的字符串

raw：大于 39 个字节的字符串

Q4：string 的应用场景有什么？

缓存功能

Redis 作为缓存层，MySQL 作为存储层，首先从 Redis 获取数据，如果失败就从 MySQL 获取并将结果写回 Redis 并添加过期时间。

计数

Redis 可以实现快速计数功能，例如视频每播放一次就用 incy 把播放数加 1。

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