期末java突击,Java面试突击——01 Redis(上)

前言：

Redis是Java后端面试中必不可少的一环，因为在日常项目中使用的泛用性，以及功能和场景的多样性，所以也是一个能由浅入深，探查技术栈，复杂场景考察的面试切入点，重中之重。有时候对Redis的深入能让你一些非大厂面试中在面试啊sir心里默默一句：小伙子可以啊。

1 数据结构

1.1基础数据结构

1.1.1 String

小白难度

1)String类型常用的使用？存储形式？

白话版：塞值，取值，塞值取旧值，不存在的时候塞值，塞值并设置过期时间，赛多个键值对

分别对应SET,GET,GETSET,SETNX,SETEX,MSET命令，具体自己搜

存储形式：KEY VALUE形式

2)日常使用场景？

白话版：

缓存：存储key-value，减轻数据库压力

验证码：别忘了设置过期时间

尚可难度

1) 使用场景？

value形式多，比如json串，文件二进制码，整个前端页面，XML，NOSQL的一种形式，适应多场景

计数器：因为Redis是线程安全的，所以可以做计数器

分布式session：存放一个大系统的session信息，用户信息，认证信息，登录态，取代以往的tomcat广播形式，甚至可以往大了在微服务中做认证域/用户态服务

略高难度

1)说一说String数据结构Redis是怎么实现的？

tip：这种问题如果不是很透彻的就别说了，不懂别装，给人留个踏实的好印象，面试啊sir很可能基于这个问题深挖数据结构，到算法，以及基于这种模式优缺点的使用注意点，甚至让你提出优化的思路

这里不深挖，简单说下实现，否则免不了深挖数据结构和优缺点，请体谅下笔者的头发。

Redis自定义了String类型的数据结构，叫SDS没有使用C的字符串。老版本有三个属性

buf[]:实际存储数据的地方，len:实际数据的长度，free:buf[]未使用的长度

新版本四个属性

buf[]:同上，len：同上 alloc:数据去头去尾后的长度 flag:8位 低三种表示value 的实际类型

改进了什么呢？取值时间复杂度降到1，修改value时降低内存分配次数，兼容c的字符串，可用的方法更多，因为写入和读取格式一样所以更安全

1.1.2 List

1)常用的使用？存储形式？

白话版：塞值，按下标取值，按给定下表范围取值，取值删除，外加阻塞操作(比如取不到值时一直等待)，对应LPUSH,LINDEX,LRANGE,LPOP,BLPOP等

存储形式：KEY LIST形式

2) 场景？

白话版：存一组值，要求有序，哈哈哈毕竟小白难度。

1)场景？

白话版：LPOP/LPUSH,RPOP/RPUSH作为栈，LPUSH/RPOP,RPUSH/LPOP作为队列，LPUSH/BRPOP,RPUSH/BLPOP作为消息队列，取不到值时阻塞，但也只是极为简单的消息队列，并且还有丢失数据的风险

特性：有序可重复，消息队列很重要的一点

1)内部实现？

tip：这部分建议有兴趣去结合图看一下。

白话版：3.2版本后使用quickList作为数据结构，quickList又由zipList和普通的LinkedList组成，这里着重说一下zipList，看名字知道是个压缩的list，压缩了数据，实际内存大小是按数据大小分配的，所以每次增删数据都会引发内存重新分配，内存波动的开销不小，所以zipList在这里是作为查询用的，并不会作为增删数据的结构，而linkedList作为普通双向链表参考java的实现增删的场景适用。

每个quickList都是一个linkedList，每个节点是一个zipList，元素数量最大2的32次方-1

1.1.3 Hash

1)常用的使用？存储形式？

白话版：增删查，为全部key的值加值操作，元素数量，获取所有，KEY不存在时设值

对应，HSET,HGET,HDEL,HGETALL,HINCRBY,HLEN,HSETNX

特性：最多存放2的32次方-1个数量

白话版：存储对象，存储大结构值，存储多结构层次值

tip：想象下java中的map实现，从来map都不会太简单，取决于这个对象的成员变量数。

白话版：Redis的hash有两种实现，取决于数据量的大小，考虑到了轻实现的少量内存消耗。简易实现是zipmap，实现方式很简单，key后面接value再接key。时间复杂度是n，所以数据多了之后转为dict。

实际内部呢还是取决于dictType，我们看看dictType的实现：

实际是个链表

1.1.4 Set

白话版：因为无序不重复所以与list的区分就是没有两端塞值取值了。但有趣的是和中学数学中的集合一样，支持一堆交集并集操作，是不是有点意思？

特性：无序，不重复

存储形式：key，Set

白话版：一组标记类数据，分别有自己的作用，相互没有干预不需要耦合操作。因为有交并集操作又适用于对标记类数据的划分和计算，统计特征。

基于sadd操作存放标签类数据，sinter交集操作可以匹配人群，数据特征等。spop移出首位数据，结合sranmember可以做随机数抽奖用。

tip：set的实现容易理解，不懂再去看一遍其他解析。利用好交并集操作能简单的处理一些复杂场景

略专业白话版：由编码(数据占几个字节)，长度，数组组成。存放字符串的时候利用hash来存储，value为空，来检验key是否存在，以此来判断是否重复。在存入整数类型数据时，为了内存利用考虑会使用int16，int32，int64三种规格来存储，一旦存放大类型数据，小类型会升级，只升级不降级。

1.1.5 Zset

1) 常用使用？存储形式？

白话版：和set除了排序区分很小，完事！

存储形式：key，Zset

2)场景？

白话版：排行榜。看排序的定义是怎样有不少可以使用的场景

白话版：延时队列：这里是考虑到了排序的定义，我们讲排序维度定义为时间呢，那是不是取数据的时候就可以按照时间来划分区间取数据了呢，不断的在取时间时和实际数据的时间比对，符合定义的时间标准就可以取数据了。

2)内部实现？

白话版：两种：也是基于内存使用率考虑，一种是zipLIst/zipMap，参考上面。还有一种叫skipList，看图体会：

时间复杂度和平衡树没差，像数组，把同值元素划组存放，每个组的头与下个排序值连接，其他元素则直连同样组下标的另一个组元素，细品。

本期结束 以上

笔者简介：

6年经验，一个在路上拼搏的青年。

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