Java面试—Redis篇

1、什么是Redis？

1. Redis是一种基于键值对（key-value）的NoSQL数据库

NoSQL数据库是一种非关系型数据库，它不使用关系型数据库的传统基于表的结构。

2. 基于C语言开发
3. Redis中的数据是存储在内存中的，读写速度非常快
4. Redis比一般键值对强大之处是，其中的value支持String、Hash、Sorted Set、BitMap、GEO等

2、Redis可以运用在哪些地方呢？

1. 缓存：我相信大多数人接触到Redis一开始都是做缓存的吧，读写速度快，减少关系型数据的访问压力，还有存储session，存储序列化等等
2. 计数器、排行榜、赞/踩：Redis有天然的计数功能来做计数器，采用合适的结构去构建排行榜体系（本人是在黑马点评中都见识过）
3. 消息队列：Redis提供了发布订阅和阻塞队列的功能，也可以用，但是对于这个功能还是交给专业的RocketMq、RibbitMq和Kafka这些东西去做
4. 分布式锁：在分布式环境下，利用Redis去做分布式锁，提到这个就要了解一下Redisson

3、Redis为什么那么快？

1. 是基于C语言开发的，其中用到的几种数据结构都是经过优化的，性能很高
2. 是完全基于内存的操作，内存的访问速度是磁盘的上千倍
3. 使用的是单线程和IO多路复用，高效的事件处理模型

4、Redis有哪些基本数据结构？

	描述	使用场景
string	字符串是最基础的数据结构，但是值最大不能超过512MB	缓存、计数、共享session、限速
hash	本身又是key-value的键值对	缓存用户信息、缓存对象
list	可以存储多个有序的字符串	消息队列、文章列表
set	用来保存多个字符串元素，集合中不允许有重复元素并且无序	标签、共同关注
Sorted Set	带权的set，通过权可以进行排序	用户点赞排序、用户排序

还有三种特殊的数据类型：

geospatial	可以推算出地理位置信息，两地之间的距离
hyperloglog	数据上集合的元素个数，是不能重复的，常用于统计网站的UV
bitmap	就是通过最小的单位 bit 来进行0或者1的设置，表示某个元素对应的值或者状态

5、Redis的底层数据机构？

1. String：底层数据结构是由简单动态字符串（SDS）、直接存储，但是编码方式可以是int、raw、embstr
   1. int编码：字符串保存的是整数值，会直接保存在redisObject的ptr里面，并将编码设置成int
   2. raw编码：保存大于32字节的字符串，会使用SDS结构，并将编码设置为raw，此时内存分配次数为两次，创建redisObject和sdshdr
   3. embstr编码：保存小于等于32字节的字符串，也是SDS结构，结构做了优化，内存只用分配一次，分配一块连续的空间即可

在Redis中，存储long、double类型的浮点数是先转换为字符串再进行存储的；int编码、embstr编码如果继续做字符串追加操作的话，一定条件下会转换成raw编码的

2. List：底层数据结构是由ziplist、linkedlist组成的。
   1. ziplist看起来是一块连续的内存，本质上就是一个字节数组，为了节约内存而设计的一种线性结构，可以包含多个元素，每个元素可以是一个字节数组或一个整数
   2. linkedlist：就和普通那个差不多

当list对象保存的字符串元素长度都小于64字节，保存的元素个数小于512个，使用ziplist编码，其余使用linkedlist编码

3. hash：底层数据结构是由ziplist和hashtable组成的
   1. ziplist：保存同一键值对的两个节点紧靠相邻，键key在前，值value在后，先保存的键值对在压缩列表的表头方向，后来在表尾方向
   2. hashtable：用字典键值对保存，字典的键为字符串对象，保存键key，字典的值也为字符串对象，保存键值对的值

当list对象保存的字符串元素长度都小于64字节，保存的元素个数小于512个，使用ziplist编码，其余使用hashtable编码，这两个条件的上限值可以进行配置文件修改

4. set：底层数据结构是由intset和hashtable
   1. intset：使用整数集合作为底层实现，set对象包含的所有对象都被保存在intset整数集合中
   2. hashtable：字典key包含一个set元素，value都为null

当set对象保存的所有元素都是整数值，set对象保存的元素数量不超过512个，使用intset编码，其余使用hashtable编码

5. zset：底层数据结构是ziplist和skiplist
   1. ziplist：每个集合元素使用相邻的两个压缩列表节点保存，一个保存元素成员，一个保存元素的分值，然后根据分数进行从小到大的排序
   2. skiplist：使用了zset结构，包含一个字典和一个跳跃表

当有序集合保存的元素数量小于128个，有序集合保存的所有元素的长度都小于64字节，使用ziplist，否则使用skiplist，这两个条件的上限值可以进行配置文件修改

6、Redis的过期策略和淘汰策略？

1. 我们可以通过给缓存数据设置过期时间，它有助于缓解内存的消耗，有利于某些应用场景（短信验证码）
2. Redis通过一个叫做过期字典来保存你设置过数据的过期时间，实际上就是一个hash表，当我们查询一个key时，Redis先会查找这个key是否存在于过期字典中，如果不在，就正常取值即可，如果在的话，会获取key的过期时间，然后与系统时间做对比来判断是否过期
3. 过期策略：
   1. 惰性删除：只会取出key的时候才会对数据进行过期性检查，对cpu友好
   2. 定期删除：每隔一段时间就会抽取一批key执行删除过期key的操作，对内存更加友好

所以Redis一般采用的是：定期删除+惰性删除的过期策略

4. 淘汰策略：当 Redis 的运行内存已经超过 Redis 设置的最大内存之后，则会使用内存淘汰策略删除符合条件的 key，以此来保障 Redis 高效的运行。

内存淘汰策略	作用
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
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
volatile-random	从已设置过期时间的数据集中任意选取数据淘汰
allkeys-lru	当内存不足时，在键空间中，移除最近最少使用的key（最常用）
allkeys-random	从数据集中任意选择数据淘汰
no-eviction	禁止驱逐数据，当内存不足时，禁止写入数据，会报错
vloatile-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
allkeys-lfu	当内存不足时，在键空间中，移除最不经常使用的key