面试必备Redis知识 -- Redis面试题（二）

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今天给大家带来的文章是《面试必备Redis知识 -- Redis面试题（二）》
希望各位小伙伴们能够耐心的读完这篇文章
博主也在学习阶段，如若发现问题，请告知，非常感谢
同时也非常感谢各位小伙伴们的支持

1、Redis 事务

‍：说一下你对 redis 事务的了解呗。

Redis 可以通过 MULTI，EXEC，DISCARD 和 WATCH 等命令来实现事务功能。

• 事务流程

1. 开始事务（MULTI）。
2. 命令入队(批量操作 Redis 的命令，先进先出（FIFO）的顺序执行)。
3. 执行事务(EXEC)。

你也可以通过 DISCARD 命令取消一个事务，它会清空事务队列中保存的所有命令。

WATCH 命令用于监听指定的键，当调用 EXEC 命令执行事务时，如果一个被 WATCH 命令监视的键被修改的话，整个事务都不会执行，直接返回失败。

Redis 是不支持 roll back 的，因而不满足原子性的（而且不满足持久性）。

2、如何实现分布式锁？

‍：高并发下分布式系统中的数据线程安全怎么保障？

① 加锁

    /**
     * 加锁
     * @param key
     * @param value
     * @return
     */
    public boolean lock(String key,String value){
        if(redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,value)){
            // 加锁成功
            return true;
        }

        // 如果锁过期
        String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if(!StringUtils.isEmpty(currentValue) &&
                Long.parseLong(currentValue) < System.currentTimeMillis()){

            String oldValue = redisTemplate.opsForValue().getAndSet(key,value);
            if(!StringUtils.isEmpty(oldValue) &&
                    oldValue.equals(oldValue)){
                return true;
            }
        }

        // 锁已经被其它线程获取
        return false;
    }

• setIfAbsent：如果对应的 key 不存在的话，那么就进行相关设置，也就是加锁成功。同时我们设置进行的 value 是对应的 key 的过期时间。
• 过期时间的判断：如果对应的锁被相关的其它进程获取，我们还要判断对应的锁是否过期。如果过期的话，那么其它的线程就可以进行争抢。
• getAndSet：获取旧值设置新值，该操作是原子性的。
• oldValue.equals(oldValue)：该判断尤其重要，因为我们此时是高并发状态下，那么就有可能出现对应的线程争抢情况，但是我们只能允许一个线程获取锁，那么我们就要对其进行 oldValue 的判断，如果是相同的话，那么就获取锁成功，否则就是被其它线程争抢过去了。

② 解锁

• 查询当前“锁”是否还是我们持有，因为存在过期时间，所以可能等你想解锁的时候，“锁”已经到期，然后被其他线程获取了，所以我们在解锁前需要先判断自己是否还持有“锁”
• 如果“锁”还是我们持有，则执行解锁操作，也就是删除该键值对，并返回成功；否则，直接返回失败。

    /**
     * 解锁
     * @param key
     * @param value
     */
    public void unlock(String key,String value){
        try{
            String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
            if(!StringUtils.isEmpty(currentValue) &&
                    currentValue.equals(value)){
                redisTemplate.opsForValue().getOperations().delete(key);
            }
        }catch (Exception e){
            log.error("【redis 分布式锁】 解锁异常,{}",e);
        }
    }

3、缓存穿透

‍：简要说一下缓存穿透现象和怎样应对 ？

• 描述：访问一个缓存和数据库都不存在的 key，此时请求会直接打到数据库上，并且数据库查不到数据，也没办法写入缓存，所以下一次请求同样会打到数据库上。

解决方案

1. 接口校验：后端接口增加数据合理性校验，例如商品查询中，商品的ID是正整数，则可以直接对非正整数直接过滤。
2. 缓存空值：当访问缓存和DB都没有查询到值时，可以将空值写进缓存，为其设置短点的过期时间，防止同一个 key 被一直攻击。
3. 布隆过滤器：使用布隆过滤器存储所有可能访问的 key，不存在的 key 直接被过滤，存在的 key 则再进一步查询缓存和数据库。

4、缓存击穿

‍：简要说一下缓存击穿现象和怎样应对 ？

• 描述：某一个热点 key，在缓存过期的一瞬间，同时有大量的请求打进来，由于此时缓存过期了，所以请求最终都会走到数据库，造成瞬时数据库请求量大、压力骤增，甚至可能打垮数据库。

解决方案

1. 设置热点数据不过期，或者定时任务定时更新缓存。
2. 设置互斥锁，在并发的多个请求中，只有第一个请求线程能拿到锁并执行数据库查询操作，其他的线程拿不到锁就阻塞等着，等到第一个线程将数据写入缓存后，直接走缓存。（可以使用 Redis 分布式锁）

5、缓存雪崩

‍：简要说一下缓存雪崩现象和怎样应对 ？

• 描述：大量的热点 key 设置了相同的过期时间，导在缓存在同一时刻全部失效，造成瞬时数据库请求量大、压力骤增，引起雪崩，甚至导致数据库被打挂。

解决方案

1. 加互斥锁： 该方式和缓存击穿一样，按 key 维度加锁，对于同一个 key，只允许一个线程去计算，其他线程原地阻塞等待第一个线程的计算结果，然后直接走缓存即可。
2. 热点数据不过期：该方式和缓存击穿一样。
3. 过期时间打散：既然是大量缓存集中失效，那最容易想到就是让他们不集中生效。可以给缓存的过期时间时加上一个随机值时间，使得每个 key 的过期时间分布开来，不会集中在同一时刻失效。

6、Redis 常见性能问题和解决方案

‍：你了解redis 常见性能问题和解决方案吗？

1. Master 最好不要写内存快照，如果 Master 写内存快照，save 命令调度rdbSave 函数，会阻塞主线程的工作，当快照比较大时对性能影响是非常大的，会间断性暂停服务
2. 如果数据比较重要，某个 Slave 开启 AOF 备份数据，策略设置为每秒同步一次
3. 为了主从复制的速度和连接的稳定性，Master 和 Slave 最好在同一个局域网
4. 尽量避免在压力很大的主库上增加从库
5. 主从复制不要用图状结构，用单向链表结构更为稳定，即：Master <-Slave1<- Slave2 <- Slave3…这样的结构方便解决单点故障问题，实现 Slave对 Master 的替换。如果 Master 挂了，可以立刻启用 Slave1 做 Master，其他不变。

7、Redis 如何做内存优化？

‍：redis 如何做内存优化？

尽可能使用散列表，散列表（是说散列表里面存储的数少）使用的内存非常小，所以你应该尽可能的将你的数据模型抽象到一个散列表里面。比如你的 web 系统中有一个用户对象，不要为这个用户的名称，姓氏，邮箱，密码设置单独的 key,而是应该把这个用户的所有信息存储到一张散列表里面。

8、如何保证 redis 中的数据都是热点数据？

‍：MySQL 里有 2000w 数据，redis 中只存 20w 的数据，如何保证 redis 中的数据都是热点数据？

• Redis 提供 6 种数据淘汰策略：

1. volatile-lru：从已设置过期时间的数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰
2. volatile-ttl：从已设置过期时间的数据集中挑选将要过期的数据淘汰
3. volatile-random：从已设置过期时间的数据集中任意选择数据淘汰
4. allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的 key（这个是最常用的）
5. allkeys-random：从数据集中任意选择数据淘汰
6. no-eviction：禁止驱逐数据，也就是说当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。这个应该没人使用吧！

• 4.0 版本后增加以下两种：

1. volatile-lfu：从已设置过期时间的数据集中挑选最不经常使用的数据淘汰
2. allkeys-lfu：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最不经常使用的 key

9、Redis 中如何将指定模式的 key 查找出来？

‍：假如 Redis 里面有 1 亿个 key，其中有 10w 个 key 是以某个固定的已知的前缀开头的，如果将它们全部找出来？

• 使用 keys 指令可以扫出指定模式的 key 列表。

‍：如果这个 redis 正在给线上的业务提供服务，那使用 keys 指令会有什么问题？

1. redis 的单线程的。keys 指令会导致线程阻塞一段时间，线上服务会停顿，直到指令执行完毕，服务才能恢
   复。
2. 这个时候可以使用 scan 指令，scan 指令可以无阻塞的提取出指定模式的key 列表，但是会有一定的重复概率，在客户端做一次去重就可以了，但是整体所花费的时间会比直接用 keys 指令长。